垃圾的力量

捕獲的閃電或可幫助消除垃圾併產生電力

加入我們的科學愛好者社群!

垃圾中蘊含著被困在其化學鍵中的能量。等離子體氣化技術已開發數十年,可能終於準備好提取這些能量。

從理論上講,這個過程很簡單。火炬將電流透過腔室中的氣體(通常是普通空氣),產生超熱等離子體——一種溫度高達 7,000 攝氏度的電離氣體,比太陽表面還要熱。當這種情況自然發生時,我們稱之為閃電,而等離子體氣化實際上就是瓶子裡的閃電:等離子體的巨大熱量會分解放入腔室內的任何垃圾的分子鍵,將有機化合物轉化為合成氣(一氧化碳和氫氣的混合物),並將所有其他物質困在稱為礦渣的惰性玻璃狀固體中。合成氣可用作渦輪機的燃料來發電。它也可用於製造乙醇、甲醇和生物柴油。礦渣可以加工成適合建築的材料。

在實踐中,氣化理念一直無法在經濟上與傳統的城市垃圾處理競爭。但成熟的技術成本一直在下降,而能源價格卻一直在上漲。佐治亞理工學院研究所等離子體研究主任路易斯·西爾塞奧說,現在“曲線終於交叉了——將垃圾送到等離子體工廠比將其傾倒在垃圾填埋場更便宜”。今年夏天早些時候,垃圾處理巨頭廢物管理公司與俄勒岡州初創公司 InEnTec 合作,開始將後者的等離子體氣化工藝商業化。在佛羅里達州、路易斯安那州和加利福尼亞州,正在開發能夠每天處理 1,000 噸或更多垃圾的大型試驗工廠。


關於支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道: 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保未來能夠繼續提供關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的報道。


等離子體並非完美無缺。礦渣中隔離的有毒重金屬通過了美國環境保護署的浸出性標準(並且在日本和法國已用於建築多年),但仍然讓考慮建造工廠的社群感到猶豫。儘管合成氣發電的碳足跡無疑比煤炭小——“對於每噸用等離子體處理的垃圾,您可以減少約兩噸二氧化碳排放到大氣中,”西爾塞奧說——但這仍然是溫室氣體的淨貢獻者。

西爾塞奧承認:“這好得令人難以置信,但美國環保署估計,如果美國所有的城市固體廢物都用等離子體處理來發電,我們可以滿足我們總電力需求的 5% 到 8%——相當於大約 25 座核電站或我們目前所有的水電產量。” 預計到 2020 年,美國每天將產生一百萬噸垃圾,利用等離子體回收其中一些能量可能太重要而不能放棄。

約翰·帕夫勒斯是一位專注於科學、技術和設計的作家和電影製作人。他的作品曾發表在彭博商業週刊麻省理工學院技術評論美國最佳科學與自然寫作系列叢書中。他住在俄勒岡州波特蘭。

更多作者:約翰·帕夫勒斯
大眾科學 Magazine Vol 301 Issue 6本文最初以“垃圾的力量”為標題發表於大眾科學雜誌第 301 卷第 6 期 (), p. 56
doi:10.1038/scientificamerican1209-56a
© .