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沼氣利用新途徑 污水處理廠產(chǎn)生的甲烷氣體轉(zhuǎn)化為生物塑料

作者： 2016年07月15日 來(lái)源： 瀏覽量：
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自20世紀(jì)以來(lái)，溫室效應(yīng)及全球變暖已成為影響氣候變化、人類(lèi)生存環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大問(wèn)題。在這些溫室氣體中，甲烷的溫室效應(yīng)為二氧化碳的20倍。農(nóng)場(chǎng)、污水廠、填埋場(chǎng)等地為甲烷的主要排放地。通常，這些甲烷會(huì)被直
　　自20世紀(jì)以來(lái)，溫室效應(yīng)及全球變暖已成為影響氣候變化、人類(lèi)生存環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大問(wèn)題。在這些溫室氣體中，甲烷的溫室效應(yīng)為二氧化碳的 20倍。農(nóng)場(chǎng)、污水廠、填埋場(chǎng)等地為甲烷的主要排放地。通常，這些甲烷會(huì)被直接排放進(jìn)入大氣或被燃燒。然而在自然界，植物和微生物卻能利用溫室氣體合成有用物質(zhì)，比如紅樹(shù)林利用二氧化碳、珊瑚礁利用甲烷。
　　受自然界的啟發(fā)，美國(guó)的Newlight公司開(kāi)發(fā)了一種碳合成專(zhuān)利技術(shù)，利用甲烷氣體和空氣合成“AirCarbon”塑料。該塑料大約由40%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的氧和60%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的碳、氫組成。該技術(shù)一舉囊獲2016年“美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”的“綠色化學(xué)品設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”和“氣候變化獎(jiǎng)”兩項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)。
　　以前，雖然科學(xué)家可以實(shí)現(xiàn)將碳元素做成塑料，但卻無(wú)法降低生產(chǎn)價(jià)格。因?yàn)槊抗锷锎呋瘎┲荒苌a(chǎn)一公斤塑膠聚合物。這些催化劑在使用后會(huì)失去活性，產(chǎn)生二氧化碳而不是聚合物。這意味著需要大量的生物催化劑以滿(mǎn)足生產(chǎn)目標(biāo)，使得生產(chǎn)成本非常昂貴，要比石油提取制造的塑料貴三倍。Newlight公司花了十年的時(shí)間研究提高生產(chǎn)率的方法，研發(fā)出一種新型生物催化劑，轉(zhuǎn)化效率是傳統(tǒng)催化劑的9倍，使費(fèi)用結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本的改變。在價(jià)格上，AriCarbon 已有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，勝過(guò)那些商品級(jí)的石油基熱塑性塑料，例如聚乙烯和聚丙烯等。
　　Newlight公司主要從農(nóng)場(chǎng)、污水處理廠、填埋場(chǎng)和能源廠等地集中收集甲烷溫室氣體。甲烷氣體被收集后送入塑料聚合系統(tǒng)，和空氣混合。在Newlight新型生物催化劑的作用下，甲烷與空氣進(jìn)行反應(yīng)，碳、氫、氧原子重新排列組成一個(gè)名為“AirCarbon”的長(zhǎng)鏈熱塑性材料。合成后，將AirCarbon從反應(yīng)系統(tǒng)中取出加工成小顆粒，用于制作各種不同形狀的塑料，包括從家具到書(shū)包、從手機(jī)殼到瓶蓋等。
　　經(jīng)過(guò)10年的不斷試驗(yàn)和示范性工程，在2013年8月，AirCarbon的生產(chǎn)終于實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。Newlight公司與財(cái)富500 強(qiáng)企業(yè)及其他市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者合作，將AirCarbon用于汽車(chē)配件、電子產(chǎn)品、建筑、服裝和其他各行業(yè)。目前，AirCarbon已被用于戴爾和惠普的電腦包裝、Virgin和Sprint的手機(jī)包裝，甚至用于The Body Shop個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品的瓶瓶罐罐。另外，Newlight還授權(quán)家具制造商宜家(Ikea)和其他公司生產(chǎn)數(shù)以百萬(wàn)噸的AirCarbon。
　　從產(chǎn)業(yè)層面來(lái)看，這項(xiàng)技術(shù)具有雙重利好效應(yīng)。一方面可以利用和減少溫室氣體，對(duì)于應(yīng)對(duì)全球變暖大有裨益;而另一方面可以為利用市政污水處理廠所產(chǎn)生的甲烷等氣體的應(yīng)用提供了可能。剛剛在今年7月初，Newlight公司和荷蘭Paques公司簽下15年合約，合作將污水廠厭氧消化產(chǎn)生的甲烷氣體轉(zhuǎn)化為生物塑料。
　　
　　溫室氣體轉(zhuǎn)化為塑料的反應(yīng)過(guò)程
　　捕獲：從農(nóng)場(chǎng)、垃圾填埋場(chǎng)、能源利用設(shè)施等場(chǎng)所收集甲烷氣體送入Newlight反應(yīng)器
　　分離：然后，含碳?xì)怏w和空氣混合，在Newlight新型催化劑的作用下，將氧從空氣中分離出來(lái)，將碳和氫從甲烷中分離出來(lái)
　　聚合：最后，碳、氫、氧被重新組合成名為“AirCarbon”的長(zhǎng)鏈熱聚合物，該聚合物由40%的陽(yáng)和60%的碳?xì)浣M成
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