甲烷催化燃燒跨域綜合環(huán)境治理低碳技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)問題日益受到人們的重視。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，中國提出了雙碳目標(biāo)計(jì)劃，即實(shí)現(xiàn)碳排放量減少和碳中和。如何從源頭上減少排放，減輕對大氣環(huán)境的影響，成為了當(dāng)前亟待解決的難題之一。隨著全球人口的增長和城市化進(jìn)程的加速，廢棄物處理和管理已成為一個(gè)重要的環(huán)境問題。其中，果蔬垃圾也是一種主要的有機(jī)廢棄物，如果不加以處理，容易產(chǎn)生溫室氣體，并對環(huán)境造成影響。為了減少對環(huán)境的污染，低碳技術(shù)的應(yīng)用逐漸受到廣泛關(guān)注。

中國的碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略不僅是全球氣候治理、保護(hù)地球家園、也是國家高質(zhì)量發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境綜合治理的內(nèi)在需求。

對于固體廢棄物而言，通常的處理方法有衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥等。而果蔬垃圾具有含水量高、有機(jī)成分含量高等特點(diǎn)，因其熱值較低，焚燒處理投資大，而且尾氣排放受限制等也難于廣泛應(yīng)用。若采用衛(wèi)生填埋法，不僅造成了果蔬垃圾中有機(jī)物的損失，而且會(huì)放出大量的溫室氣體和有害氣體污染環(huán)境，同時(shí)，產(chǎn)生的滲濾液不僅會(huì)污染地下水，而且會(huì)造成土壤的污染。堆肥法可以實(shí)現(xiàn)減量化，但垃圾中各類雜質(zhì)含量較高，重金屬等有毒有害物質(zhì)的含量難以探究，所以處理難度較大，技術(shù)達(dá)標(biāo)困難。

而厭氧發(fā)酵技術(shù)處理果蔬垃圾具有很大的優(yōu)勢，可以獲得清潔能源沼氣，從源頭上實(shí)現(xiàn)果蔬垃圾低碳處理；催化燃燒低碳能源環(huán)保團(tuán)隊(duì)用相差理論，研發(fā)了0-1首臺套輻射換熱近零污染排放爐窯并提出一種利用厭氧消化技術(shù)和甲烷催化燃燒技術(shù)的果蔬垃圾綜合處理方案，助力雙碳目標(biāo)下的低碳垃圾處理。

目前，厭氧消化法是一種比較成熟的果蔬垃圾處理技術(shù)。該方法將果蔬垃圾放入密閉的消化罐中，通過微生物的作用將有機(jī)物質(zhì)分解成沼氣和有機(jī)肥。這種方法不僅可以有效地處理果蔬垃圾，還可以生產(chǎn)出有用的沼氣和有機(jī)肥料。

而沼氣則是一種非常重要的能源，既可以替代傳統(tǒng)的化石能源，又可以減少二氧化碳等溫室氣體的排放。因此，利用沼氣來替代傳統(tǒng)能源，符合雙碳目標(biāo)計(jì)劃要求。

貧甲烷/空氣混合物催化燃燒在可燃界限以外，燃燒效率高，其節(jié)能效果明顯，污染物排放幾乎為零，此爐窯的應(yīng)用前景可觀。較于其他甲烷普通燃燒產(chǎn)生二氧化碳含量9％左右，且含污染物非常大的煙氣，該爐窯催化燃燒煙氣，去除水蒸氣，產(chǎn)出含量6％且低碳無污染的二氧化碳。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該煙氣中小鼠能正常存活，達(dá)到了醫(yī)學(xué)級標(biāo)準(zhǔn)。

基于上述技術(shù)，本團(tuán)隊(duì)提出工業(yè)智慧制造車間與植物園區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品固碳相結(jié)合的綜合環(huán)境治理低碳模式。智慧車間的管理為遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化運(yùn)行。采用工藝原則進(jìn)行布置，將功能相同或相近的一組設(shè)施排布在一起。每個(gè)生產(chǎn)機(jī)器都可以投入到生產(chǎn)當(dāng)中去;不局限于單一產(chǎn)品的生產(chǎn)，可多品種大批量生產(chǎn)，所需耗資較少。

果蔬垃圾經(jīng)過一定的工序，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣部分由管道輸送至冷卻脫水裝置。經(jīng)過濾去除雜質(zhì)和污染物，然后經(jīng)沼氣提純裝置提純后的甲烷，輸入車間中多臺輻射換熱近零污染排放爐窯中，其具備表面加工優(yōu)勢，經(jīng)過催化燃燒后用于尾礦、粉煤灰固廢轉(zhuǎn)化類寶石色表面藝術(shù)材料，而產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w輸送至植物園大棚或者植物園室外環(huán)境中。

固碳植物園區(qū)采用農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)二者的平衡發(fā)展, 是解決當(dāng)前資源枯竭、農(nóng)林用地矛盾等問題的可持續(xù)土地管理模式。農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)相較于單一生態(tài)系統(tǒng)固碳量大幅增加。 該模式中存在甲烷催化燃燒產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)級干凈的二氧化碳，對植物的光合作用具有顯著的促進(jìn)效應(yīng)，極大地提高該復(fù)合系統(tǒng)的固碳潛力。

利用陸地植被的固碳功能被認(rèn)為是固碳減排方式中成本效益最優(yōu)的方法。因此碳貿(mào)易正成為目前減緩氣候變化的一個(gè)強(qiáng)有力的辦法為買賣雙方提供了雙贏的契機(jī)。我國陸地植被的固碳功能潛力巨大可為溫室氣體減排提供重要保障。

碳交易主要是為減少全球CO2排放所采用的市場機(jī)制，通過碳交易促進(jìn)溫室氣體減排將會(huì)達(dá)到對資源有效的分配利用。國家或企業(yè)可以獲得資金進(jìn)行生態(tài)環(huán)境建設(shè)并獲得商業(yè)利潤。

綜上所述，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的果蔬垃圾處理方式，建立規(guī)?；吞技夹g(shù)系列工業(yè)設(shè)備綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈，充分利用有機(jī)廢棄物資源發(fā)展推廣生物固碳技術(shù)。逐步以優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)能源取代傳統(tǒng)能源，緩解能源危機(jī)、減輕環(huán)境污染，助力實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。