垃圾氣化：生活垃圾處理的新出路？
美國、加拿大、法國、英國和葡萄牙都有試驗氣化工廠，多數(shù)采用等離子技術(shù)。日本已經(jīng)建有兩座商業(yè)等離子工廠，但其主要目的不是發(fā)電，而是處理家居垃圾。
乍看之下，馬薩諸塞州沃爾瑟姆市貝爾希爾路303號并不像個環(huán)保革命的舞臺。但在這座平凡的郊區(qū)寫字樓的停車場里有一個集裝箱，里面裝著IST能源公司出產(chǎn)的最新技術(shù)。該公司堅信這個產(chǎn)品可以將齷齪的垃圾變?yōu)榍鍧嵉木G色能源。”垃圾會從負債變?yōu)橘Y產(chǎn)，提供可以當場使用的清潔能源來源。”公司CEO斯圖爾特·哈伯（StuartHaber）說。
IST不是唯一嘗試環(huán)保革命的公司，全球還有很多研究垃圾氣化的公司和團體。氣化可以快捷地將家居垃圾轉(zhuǎn)化為能量，并且支持者認為轉(zhuǎn)化過程幾乎不產(chǎn)生有害排放物。這顯然只是環(huán)保人士的美好愿望，隨著氣化工廠開始如雨后春筍般出現(xiàn)在世界上，這個想法并沒有無往不利。反對者認為氣化過程遠稱不上清潔，且過往記錄顯示其能源效率及排放也難當”綠色”兩字，更何況它鼓動了浪費的風氣，而環(huán)保運動一直在努力根除這一陋習。那么事實的真相又是如何呢？氣化到底是能源和廢物處置問題的正解，還是一頭披著羊皮破壞環(huán)境的狼？
變廢為寶的夢想已經(jīng)有幾十年的歷史了。焚化爐燃燒垃圾的熱量產(chǎn)生的蒸汽可以驅(qū)動渦輪發(fā)電機發(fā)電。在人們心憂能源安全和氣候變化的同時，處理垃圾的成本也在全球范圍內(nèi)的持續(xù)上升，這些因素都提高了用高能耗的方式處理家庭垃圾的可能性，而之前這些方式僅用于處理醫(yī)學垃圾和石棉等危險品。
氣化及其近親等離子氣化都是在密閉室內(nèi)以高溫加熱垃圾。密閉室內(nèi)沒有氧氣，因此垃圾中的有機物不會燃燒，而是轉(zhuǎn)化為合成氣（syngas），成分為一氧化碳和氫氣。經(jīng)過過濾和化學”清洗”后去除有毒顆粒和氣體，然后燃燒產(chǎn)生能量或轉(zhuǎn)化為甲烷、乙醇或合成柴油等燃料。最后需要處理的僅僅是灰燼、過濾殘渣和清洗過程遺留的化學物質(zhì)，一般通過廢渣填埋或排入下水道處理掉。
等量垃圾氣化后產(chǎn)生的能量要大于焚化，并且仍有發(fā)展的空間，比如在合成氣中通過過熱等離子就能增加產(chǎn)生的能量。等離子氣化在高達10000°C的高溫下氣化垃圾（普通氣化只能達到1600°C），保證更多的有機垃圾被氣化。
等離子氣化是在充滿氮氣等惰性氣體的密閉室里通過高壓電流來產(chǎn)生等離子弧。當電流通過密閉空間時，會將氣體分子中的電子剝離下來形成過熱等離子，并將密閉室內(nèi)的所有分子撕裂開，”就像是一道連綿不斷的閃電一樣撕碎經(jīng)過的一切物體”，麻省理工的丹尼爾·科恩（DanielCohn）這樣形容道。他從八十年代就開始研究等離子氣化，目前是InEnTec（一家垃圾能源公司）的董事會成員。
這項技術(shù)的另一個好處是在超高溫下產(chǎn)生的廢料是類似玻璃渣的固體，而不是普通高溫燃燒后留下的細灰，可以用來做建筑行業(yè)的填充物。盡管維持InEnTec在華盛頓州里奇蘭的試驗工廠所需的電量是其發(fā)電量的1/3到1/2，但科恩堅信這個工廠能夠存活下去。他認為，合成氣轉(zhuǎn)化的乙醇和合成柴油在成本上可以與汽油類燃料媲美：”我們覺得能夠制造的燃料相當于每加侖2美元的汽油類燃料。”。如果他沒說錯，那么垃圾可以成為新的石油。
美國、加拿大、法國、英國和葡萄牙都有試驗氣化工廠，多數(shù)采用等離子技術(shù)。日本已經(jīng)建有兩座商業(yè)等離子工廠，但其主要目的不是發(fā)電，而是處理家居垃圾。
盡管目前的新工廠都規(guī)模龐大，但ISTEnergy相信小型化才是出路。其集裝箱大小的非等離子GEM系統(tǒng)（GreenEnergyMachine綠色能源機器）每天能將3噸城市垃圾轉(zhuǎn)化為合成氣，足夠供應一座500人寫字樓的取暖和電力。
精簡的系統(tǒng)和免除制造等離子所需的高昂費用使得小型氣化工廠更加適合進行商業(yè)運作：除了氣體燃燒器，整個系統(tǒng)的價格僅為85萬美元，而且據(jù)哈伯說，在四年內(nèi)省下的電費、暖氣費和垃圾處理費就足以抵消最初的投資。
哈伯認為這個系統(tǒng)通過減少垃圾填埋氣體、化石燃料的使用和垃圾運輸，相當于每年少排放500噸二氧化碳。他還說，與傳統(tǒng)焚化相比，GEM系統(tǒng)產(chǎn)生的有毒氣體幾乎可以忽略不計，”簡直是天差地別。”
然而也有不少人在批評垃圾氣化，部分原因是早期氣化垃圾的嘗試不管從環(huán)保角度還是財務角度來看都是災難性的。早年在德國卡爾斯魯厄的一個商業(yè)氣化廠發(fā)生了一些列的經(jīng)濟和環(huán)保問題，2000年的有毒氣體泄露事件造成該廠關(guān)門整頓，而2004年再次發(fā)生泄露事故更是導致該廠永久關(guān)閉。這些事故長期以來嚴重影響著氣化的風評，并且連帶著影響了等離子氣化。
懷疑者的反對意見是，氣化仍然會產(chǎn)生CO2排放。全球焚化爐替代聯(lián)盟（GlobalAllianceforIncineratorAlternatives，GAIA）的奈爾·坦格里（NeilTangri）將氣化斥為” 叫起來好聽的焚化爐”。他說，”氣化是有一個過渡的步驟，但歸根結(jié)底還是通過燃燒產(chǎn)生能量。”
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另外一個值得關(guān)注的事實是氣化產(chǎn)生的廢氣中可能含有二噁英，高溫加熱含有氯或氯化物的有機物可能會產(chǎn)生這種劇毒物質(zhì)，而在城市垃圾中普遍存在氯化物。
“任何將垃圾轉(zhuǎn)化為能量的嘗試都極有可能產(chǎn)生大量的二噁英，而這是目前已知的最嚴重的致癌物質(zhì)。”佛羅里達州塔拉哈西的醫(yī)師、醫(yī)師社會責任協(xié)會會員羅恩·薩夫（RonSaff）說道。
清潔且綠色？
還有人認為氯化物在等離子氣化室的高溫缺氧環(huán)境下還會造成其它的問題。”等離子弧通過含有氯化物的垃圾時使（合成）氣中產(chǎn)生金屬，這個不應該有。”加利福尼亞大學戴維斯分校的退休物理學和大氣科學教授托馬斯·卡希爾（ThomasCahill）說。他認為這些金屬污染物可能在氣體燃燒時逃逸到大氣中去。
運營氣化系統(tǒng)的公司則認為氣化過程可以非常干凈，關(guān)鍵在于清洗合成氣和處置灰燼的效率。他們還聲稱自己的氣化廠在按照嚴格的國家或地區(qū)垃圾發(fā)電排放標準運營。
“這些垃圾發(fā)電站執(zhí)行的規(guī)范比在有毒物質(zhì)的監(jiān)控范圍和嚴格程度都上都遠高于常規(guī)的發(fā)電站。”位于波士頓的麻省環(huán)境保護部的馬克·沃爾曼（MarcWolman）說。”如果達不到標準他們就得關(guān)門，就這么簡單。”
關(guān)于二噁英，至少有一家垃圾發(fā)電公司在安撫民心。加拿大渥太華的 PlascoEnergyGroup的安德里亞·桑加里斯（AndreasTsangaris）自2007年9月以來一直在運營一座每天轉(zhuǎn)化85噸垃圾的試驗發(fā)電廠，他說：”實際上我們在燃燒前就去除了所有的氯化物。絕不會有二噁英產(chǎn)生。”該公司的監(jiān)視器顯示包括二噁英和重金屬在內(nèi)的各種排放量都持平或低于極為嚴格的北美和歐洲標準。
然而，卡希爾在報紙上發(fā)表了一篇紐約世貿(mào)遺址排放物研究的文章，他認為這些廢墟排放物和氣化發(fā)電廠的排放”可怕地相似”。這篇文章和薩夫措辭強烈的評論對美國兩座規(guī)劃中的高規(guī)格等離子氣化站產(chǎn)生了直接的影響。佛羅里達圣盧西亞的一座電站被大大縮減了規(guī)模，回應公眾對環(huán)保的擔憂是重要的原因之一。而加州薩克拉門托的一座規(guī)模相仿的電站興建計劃則被無限期推遲了。
垃圾氣化面臨的另一個問題，是與其它廢物處理方式相比其發(fā)電和減少溫室氣體排放的效率。波士頓的獨立智庫泰勒斯研究院（TellusInstitute）近期的研究比較了氣化和填埋（通過采集沼氣發(fā)電）的差異。結(jié)論是處理等量的垃圾，氣化產(chǎn)生的能量是填埋的六倍，而帶有甲烷補采系統(tǒng)的填埋站減少的等價CO2排放量是氣化-合成氣燃燒的2.5倍。該報告同時發(fā)現(xiàn)，回收垃圾節(jié)省的能源是通過氣化等量垃圾產(chǎn)生能源的3.4倍。
還有人原則性地反對氣化。他們認為氣化的存在本身會阻撓從源頭上解決垃圾危機的努力。”當你建了一個氣化站，你就得喂飽它。”坦格里說。”這不利于減少垃圾產(chǎn)生和增加循環(huán)利用。”
也許我們還需要一段時間才能最終知道將垃圾拋入空中帶來的所有效應。還很少有長期致力于排放標注、二噁英污染和垃圾灰燼泄漏有毒物質(zhì)可能性的獨立研究。同樣，不同類型的垃圾通過氣化產(chǎn)生的能量、每時每地各不相同的垃圾進行發(fā)電的可靠性也都沒有定論。目前為止，我們確知的是氣化既不是解決垃圾和能源問題的靈丹妙藥，但也不是一個潛在的環(huán)境災難。
英國格洛斯特郡德思禮附近的垃圾處理咨詢公司Juniper的凱文·懷丁（KevinWhiting）認為，垃圾處理未來的方向可能是中間路線。”只要可回收垃圾有市場，我們應該盡可能多地回收垃圾，不要搶我們重孫輩的資源。 ”他說，”而不可回收的垃圾則有能源價值，（從中）產(chǎn)生的能量越多越好。”
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