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中國襄陽——這座位於中國中部城市襄陽一個安靜小島上的工廠可能不會引起你的注意。它的不鏽鋼建築群和三層辦公樓看起來和任何其他工廠都差不多。但不要被外表所迷惑。這裡的工廠蘊藏著一個秘密，吸引了100多位中國市長前來參觀學習，並探索如何複製其成功。
每天，這家工廠都會吞噬數百噸的人類排洩物和其他廢物——一種被稱為汙泥的臭氣熏天、危險的混合物——併產生足夠的清潔能源，為400輛汽車提供動力。在一個正努力解決大量未經處理的汙泥造成的汙染問題，並尋求新的清潔能源來源的國家，政策制定者希望儘快啟動更多的汙泥發電專案。
目前，在工廠以東約400英里的合肥，正在進行首次將市政汙泥轉化為能源的實驗。北京也推出了一項計劃，以利用汙泥的能源潛力，其他城市如成都、長沙和重慶也在效仿。
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但在該專案之前，沒有人能確定這種努力在中國是否能在經濟和環境上可行。
汙泥正日益成為中國環境的威脅。隨著該國為應對水汙染而增加的汙水處理廠數量，由此產生的副產品的數量也在增加。根據精華證券最近的估計，2015年中國汙水處理廠產生了3500萬噸汙泥，比上一年增加了16%。
汙泥堆積如山
市政汙泥通常被傾倒在垃圾填埋場，甚至未經處理就直接排放到環境中。根據清華大學的一項研究研究，近一半的汙泥被農民用作肥料。如果未經處理，汙泥會汙染土壤、空氣和地下水。有毒化學物質會進入食物鏈，最終出現在餐桌上。
中國領導人意識到了這個問題。去年，中央政府強制要求地級市到2020年使其90%的汙泥無毒化——高於目前的70%的要求——並採取適當的處置方案。但過去，類似的努力都以失敗告終。
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中國城市曾試圖建造汙泥焚燒爐，或將副產品作為燃煤電廠的替代燃料進行燃燒。雖然這有助於在短期內減少汙泥，但這種燃燒成本高昂，並且需要大量的能源。“即使脫水後，汙泥的水含量仍然很高，”亞洲開發銀行環境專家Nawon Kim解釋說。“為了準備燃燒，需要大量的額外能量來乾燥。”
將富含營養的汙泥回收製成堆肥也不是一個快速的解決方案。由於擔心重金屬汙染，中國農業部禁止將汙泥堆肥用於農田。雖然該國的樹木種植者歡迎使用汙泥，但業內人士表示，市場需求有限。
需要是創新之母
目前，中國的大部分汙泥最終被傾倒在垃圾填埋場，與日益稀缺的土地資源發生衝突，並造成環境危害。2009年，在垃圾填埋場對地下水位造成巨大壓力後，深圳大量汙泥從地下湧出。汙染物流入附近的一條河流，一直流到鄰近的香港。
但對於總部位於武漢的中國廢物能源技術公司拓邦來說，這些挑戰提供了一個機會。2011年，在襄陽首次嘗試將汙泥轉化為堆肥失敗後，該公司向市政府官員提出了一個完全不同的方案。由此開始了一段為期五年，臭氣熏天且充滿挑戰的旅程。
“我們現在站的地方，在2011年都被汙泥覆蓋了，”公司高管竇文龍在他的大理石會議室裡告訴我。
“汙泥基本上就是廁所垃圾，”竇繼續說道。“當時，這裡堆積了大約15萬噸汙泥——都是之前堆肥專案運營商留下的。想象一下被15萬噸廁所垃圾包圍著。那氣味簡直無法忍受。我剛來的時候什麼都吃不下。”
竇和他的團隊在測試汙泥樣本並調整厭氧消化技術兩個月後，逐漸習慣了這種惡臭，他說。然而，在該工地工作的挑戰仍在繼續。
圖片來源：拓邦公司
在公司的頭幾年裡，工程師們一整天都受到蒼蠅的困擾。當竇和其他人走到外面時，他們必須注意腳下。一旦汙泥開始乾燥，它就會形成半固體的表面，植物可以在上面紮根，誘使人們認為它是安全的。竇回憶起早年犯了很多錯誤，有時會踩到半固體的汙泥裡，甚至沒過膝蓋。“我丟了很多褲子和鞋子，”竇笑著說。
也存在技術挑戰。由於汙水系統中包括城市雨水徑流和家庭廢水，中國的汙泥含有較低的有機物含量——約為40%至50%。相比之下，國際汙泥發電廠的原料有機物含量通常高達70%。有機物是產生甲烷的關鍵成分，甲烷隨後可以被捕獲以發電。
竇幾乎參觀了歐洲所有的汙泥處理廠，他知道採用預熱固體廢物等策略可以幫助提高有機物含量並提高能源產量。但當時中國不存在實施此類解決方案的技術，而且該公司不想依賴進口。竇和他的團隊決定開發自己的裝置，並透過艱難的實踐來學習。
“有一次，我們正在尋找合適的壓力補償器，我們已經測試了幾十個，甚至幾百個壓力補償器，”竇回憶起一個關鍵部件。“這些都達不到我們的預期，但是測試更多的裝置意味著花費更多的錢。這是一個冒險的決定。我們真的感到壓力很大，因為我們知道一些決定可能會讓公司付出代價。”
額外成分
幸運的是，他們的努力得到了回報，這要歸功於一些巧妙的工程設計和一個令人驚訝的盟友：襄陽的餐館。
自2012年該專案上線以來，該工廠不僅處理了竇和他的員工剛到時堆積在該工地上的所有陳年汙泥，還處理了新鮮的汙泥和廚房垃圾。
每天，襄陽200萬居民產生的汙泥都會透過卡車或管道運送到這裡。該工廠將汙泥與從餐館收集的廚房垃圾混合以增加有機物，將混合物加熱至高達130攝氏度（266華氏度）的溫度，並透過稱為協同消化的過程進行處理。
兩個20米高的銀色厭氧消化罐吸入450噸汙泥和廚房垃圾，撥出至少12,000立方米的甲烷。然後，該工廠燃燒一半的甲烷來為其運營提供動力，並將剩餘的甲烷加工成壓縮天然氣。
壓縮天然氣在附近的加油站出售給當地的計程車司機，幫助滿足該市對更清潔的交通燃料日益增長的需求。固體廢物剩餘物要麼經過消毒後用於肥料，要麼轉化為生物炭，一種用於盆栽樹木的替代土壤。
物盡其用
華盛頓特區智庫世界資源研究所北京辦事處專家鍾麗金表示：“就中國而言，這是一種高效的汙泥處理方式。”
鍾麗金和她的同事在2013年對襄陽汙泥發電專案進行了一項案例研究。他們的研究結果於2015年12月釋出，結果表明，與其他處理方法（如將汙泥製成堆肥或在焚燒設施中燃燒）相比，甲烷轉化成本更低，同時還能產生具有商業價值的產品。
竇拒絕透露該專案的收入，但表示該專案是盈利的。他補充說，一些好處超出了公司的資產負債表。
正如竇解釋的那樣，該設施所在的島嶼過去因為臭雞蛋味而受到投資者的冷落。但自從該設施開始運營以來，汙染已經開始消退。去年，來自香港的投資者公佈了一項對襄陽投資17億美元的開發計劃，其中大部分用於該島上的豪華度假村、高爾夫球場和遊艇俱樂部。
“你想知道我們的收入嗎？我認為說17億美元是合理的，”竇說。
也有環境效益。竇說，直到他的公司在2015年處理完所有的陳年汙泥之前，其中一些汙泥距離漢江（長江的重要支流）僅50米（164英尺）。襄陽位於中國南水北調工程的中線，這是一個持續數十年的基礎設施專案，該專案將每年從中國南方的長江輸送448億立方米的淡水到更加乾旱和工業化的北方。保護這些水域免受汙泥徑流的汙染可以降低清潔它的處理和能源成本——這對於一個水資源日益緊張的國家來說至關重要。
地平線上的變化？
世界資源研究所的報告稱，與垃圾填埋和焚燒等汙泥處理方法相比，該工廠在其生命週期內可減少溫室氣體排放超過95%。
如果去年中國產生的汙泥中有10%以同樣的方式處理，那麼將減少相當於3.8億噸二氧化碳的溫室氣體排放，大致相當於烏克蘭2012年的總排放量。
儘管這聽起來很有希望，但在其他地方複製襄陽工廠仍然是一個挑戰。專家表示，由於有機物含量低，將汙泥轉化為能源在中國是無利可圖的，這已是業內共識，而且行業參與者需要時間來改變他們的想法。
中央政府缺乏支援性政策是另一個障礙。竇表示，與汙水處理不同，汙泥處理的法規沒有相應的懲罰措施，因此很難執行。地方政策制定者在自身升遷方面沒有動力去關注。
儘管當前法規要求中國城市至少處理70%的汙泥，但從北京到上海的媒體報道繼續揭露他們被忽視的證據。例如，在武漢，無人監管的傾倒將一片如畫的森林變成了足球場大小的泥潭。
但變革可能即將到來。襄陽的專案表明，汙泥能源化工廠在中國可以取得成功。本月早些時候，《南方週末》發表的一篇文章中，住房和城鄉建設部的官員張悅表示，黨內領導人正在考慮將汙泥處理納入市政政府的減汙目標，新法規即將釋出。