垃圾能源在挪威进入负碳时代

智慧环境卫生

ccs(碳吸收与存储)是挪威奥斯陆近期的一项环保努力,在环境测试阶段,正在部署一个移动测试单元,以捕捉高达90%的二氧化碳释放量。测试单元将通过五个容器来输送气体,以了解实验的关键指标,如过程中消耗了多少能量以及烟气是如何工作的。


什么是碳捕获

  



在奥斯陆挪威开始了从垃圾焚烧中获取二氧化碳的第一次重大努力。在接下来的几个月里,这些来自奥斯陆的二氧化碳(排放量最大的温室气体来源)废气,将被储存和封存,而不是排放到大气中。如果试验期取得成功,二氧化碳捕获技术按计划进行推进,则可以在2020建造永久性碳捕获装置。

 

这种努力在局部地区潜在的影响很大, klemetsrud焚化炉每年排放超过30万吨的二氧化碳,相当于0.6%的挪威温室气体排放总量。根据Valborg Lundegaard的说法(他是Aker Solutions公司的工程业务主管,这家公司负责此项目的运行测试工作),公司认为“这是在世界各地都有潜力的市场”。



Sirin Engen,工作于奥斯陆贝罗纳的碳捕获和存储的专家,一个非营利性的应对气候挑战参与者,他通过邮件告诉我,该项目的影响“是巨大的”,最重要的是,“它将是世界上第一个负碳厂”。

 

这意味着垃圾发电厂将从自然碳循环中消除二氧化碳。从生物物质(例如食物)中发电时,生物已经通过光合作用从大气中带走有机物所产生的碳——既而从燃烧的生物质中获取碳实际上是碳负的。这种“碳沉”有助于减少大气中的二氧化碳总量,是使全球温室气体排放量低于灾难性水平的一个关键因素,而在挪威工厂燃烧的物质中约有60%来自于自然分解的生物垃圾。


为一个更好的理由燃烧碳

  


现在欧洲有大约450个垃圾发电工厂在运行,全球大约700个。根据美国2013年美国处理中心(CAP)报告,在美国,约7%的遗弃垃圾用于能源发电,有86个遗弃垃圾发电厂在24个州运作,每天处理超过97000吨的垃圾。

 

这些设施通过在受控环境中燃烧高达2000华氏度的垃圾来产生清洁的电力。废物燃烧产生的热量用来烧水,产生蒸汽,最后旋转发电涡轮机。虽然这一过程产生了一些潜在的有毒气体——如一氧化碳、氮氧化物、煤烟和汞——但美国的这些厂受到清洁空气法案以及最先进的空气污染防护设备的控制。任何剩余的灰和未燃尽的金属都可以收集和回收利用,或者用于其他工程,如道路建设和填埋场覆盖材料。产生的能量电力也往往可抵消消耗掉的天然气或煤产生的热量。


   

但环境保护署发现,垃圾焚烧产生能量的同时会释放比普通发电厂每兆瓦小时电力更多的二氧化碳,大多数焚烧的废物由生物质构成,如纸、食品和木材,最终会释放二氧化碳进入大气。在计算过程中,环保署发现,从废物到能源的二氧化碳排放量与天然气和半煤的排放量相似。当然,CCS捕获高达90%的排放量,这一计算变得更引人注目。

   

还有甲烷改道从垃圾填埋场排放。甲烷是一种非常有效的温室气体,当有机物质被填埋在沼气中时,它就会被厌氧细菌分解。虽然这种沼气如果被捕获可以转化成能量,但它往往未经处理就畅通无阻进入大气层。在美国大约1900个垃圾填埋场中,大约有560个的填埋场的沼气被捕获并转化为电能。垃圾填埋场是该国甲烷排放量的第三大贡献者,占全年排放量的16%

     

   

根据Michael Van Brunt的说法,他是在卡万塔的董事,卡万塔是位于新泽西的可持续垃圾处理公司,该公司在世界范围有45座工厂。他告诉我,垃圾填埋场是垃圾处理的“最差”的选项。他说,把垃圾从垃圾填埋场转移出去可以大大减少温室气体的排放,而奥斯陆的这一项目“又向前迈进了一步”。

 

Van Brunt又说,在欧洲,他们有强烈的意向,避免建造垃圾填埋场,而在美国,“我们仍然依赖他们”。虽然欧盟针对废物回收利用和可持续的废物处理措施更加先进,而在美国垃圾处理却主要是由经济因素驱动。随着现在化石燃料能源的价格极低的现状,垃圾发电业务已经看到更好的未来。

 

“欧盟具有很高的垃圾填埋税,” Van Brunt说。”这确实不仅改变了废物能源经济体系,而且也让回收和堆肥在那里比在美国做得更好。


由于这个原因和其他一些原因,例如碳捕获困难,在垃圾处理方面限制温室气体排放的最佳选择通常是少用、少浪费、多回收。


碳捕获的挑战

  


   

未来,挪威设施捕获的气体可能被运到北海,然后在那里将其注入石油和天然气田,以帮助提高产量。在测试阶段,正在部署一个移动测试单元,以捕捉高达90%的二氧化碳释放量。测试单元将通过五个容器来输送气体,以了解实验的关键指标,如过程中消耗了多少能量以及烟气是如何工作的。垃圾焚烧发电厂所有的气体排放中约10%CO2

 

截止到2030,该工厂还将有助于挪威将温室气体排放量减少到1990年的40%以下,这符合欧洲联盟的目标。

 

碳捕获和储存(CCS)多年来一直是温室气体排放研究的圣杯,因为它将使化石燃料的生产持续下去,同时减轻对气候变化的影响。它也可以用来将一些额外的二氧化碳储存在地下大气中。然而,这项技术在更大的范围内仍未得到证实,而随着限制气候变化破坏的关口临近,许多人主张将重点放在完全可再生能源技术上,如风力和太阳能。

 

在加利福尼亚,减少温室气体排放是国家的任务,数百万美元的政府投资用于碳捕获和储存,但尚未产生重大成果。利用技术的主要障碍之一,与对垃圾焚烧的任何CCS(碳吸收与存储)项目,是成本。截至目前,全球只有十几个大型CCS项目。