水熱液化讓污水變原油

王方

聽起來如同科幻小說，美國的污水處理廠或許有一天能把普通污水變成生物原油。這正是美國能源部西北太平洋國家實驗室（PNNL）在做的新研究。

這項技術——水熱液化（HTL），模仿地球早期的地質條件來創造原油，使用高壓高溫幾分鐘內便可實現在大自然中原本需數百萬年才能達成的東西。結果是得到了類似于泵出地面的石油，另有少量水和氧氣混合其中。這種生物柴油可以用傳統的石油煉取辦法來精煉。

美國各地的污水處理廠每天處理約340億加侖污水。這一數額每年可能會產生相當于3000萬桶的石油。PNNL估計，一個人每年產生的污水可用于制造2～3加侖生物柴油。

污水，或者更具體而言污水污泥，長期以來被認為不足以生產生物燃料，因為它太濕了。PNNL研究的新辦法摒棄了目前烘干所需的大量熱技術，這一技術歷史上曾運用于污水轉化為燃料中，但太過消耗能源且成本昂貴。HTL也能用在其他濕的有機原料制造燃料上，如農業廢棄物。

使用水熱液化，有機物如人類的廢物可分解為更簡單的化學化合物。給料增壓到每平方英寸3000磅，之后加壓的泥漿進入一個約660華氏度的反應器系統中運行。高熱高壓致使廢料細胞破裂成不同的組分：生物柴油和水液相。

“市政污水污泥含碳豐富，有趣的是，還有脂類。”PNNL生物能源技術研究室負責人Corinne Drennan說道，“脂肪或脂質促進廢水中其他材料如衛生紙等的轉換，保持泥漿移動通過反應器，并產生質量非常高的生物柴油，精煉后產生燃料，如汽油、柴油和噴氣飛機燃料。”

“其間，最好的事就是工序簡單。”Drennan說，過去六年時間他們促使水熱轉化技術早日實現，創造了一個連續的、可擴展的過程。除了生產可用燃料，HTL還給當地有關部門節省了污水污泥殘料加工、運輸和處理的大量成本。

水環境和再利用基金會的獨立評估認為，HTL是具有高度顛覆性的技術，在污水固化處理上頗具潛力。該機構觀察員注意到，其過程具有高碳轉化率，初級污水污泥中近60%的可用碳能變成生物原油。報告呼吁進一步的示范。

事實上，PNNL已將HTL技術授權給了猶他州的Genifuel公司，他們和Metro Vancouver合作，將在加拿大建立一家示范工廠。“Metro Vancouver希望成為北美擁有水熱液化處理污水實用程序的第一家。”Metro Vancouver公共事業委員會主席Darrell Mussatto表示。

試點項目將耗資800萬～900萬加拿大元。一旦資金到位，Metro Vancouver計劃2017年進入設計階段，接下來是設備制造，2018年正式啟動。“如果新興技術是成功的，未來廢水運作將滿足可持續發展的零凈能源、零氣味、零殘留方式的要求。”Mussatto補充道。

其產品除了生物柴油，液相可以用來做其他燃料和化工產品的催化劑。少量的固體物質也會產生，其中包含一些重要的營養物質如磷，其回收后可取代生產化肥的磷礦石。

（來源：《中國科學報》）