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近日，英國政府公布了最新的政府補貼項目：提供500萬英鎊的初始資金，支持高校、科研機構和初創企業開展新技術研發，開發可回收生物質制氫和垃圾制氫。與此同時，日本汽車制造商豐田和工業氣體制造商巖谷徹和工程設計公司JGC也宣布，將合作研究塑料垃圾制氫技術，促進可持續氫經濟發展。
許多國家首次探索垃圾制氫
據悉，英國政府在其官網公布了上述垃圾制氫政府補貼項目。英國政府表示，利用生物廢料、垃圾等原料制氫，配合二氧化碳捕捉和密封設備，從大氣中吸收二氧化碳，可以最大限度地減少整個過程中的二氧化碳排放。該技術的應用不僅可以有效降低大氣中的二氧化碳濃度，還可以為交通和重工業等脫碳困難領域提供減碳支持，幫助英國實現氣候目標。
早在2020年，創業科技公司Waste2tricity就開始在英格蘭西北部嘗試垃圾制氫。公司投資數百萬英鎊建設商業制氫廠，將不可回收的塑料垃圾加熱到850℃以上，獲得甲烷、二氧化碳、氫氣等氣體。
事實上，不僅在英國，在過去的幾年里，中國、美國、日本、德國等國都開始嘗試商業化的垃圾制氫項目。上述由日本豐田、巖谷徹等公司合作投資的垃圾制氫項目計劃使用居民和工業塑料垃圾，并于2025年建成清潔制氫廠。此外，法國巴黎還規劃了一家垃圾制氫廠，計劃氫氣產能為500kg/天，預計將于2022年底正式投產。
中國企業也成為垃圾制氫領域的“先鋒”。2021年9月，東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司與重慶市潼南區人民政府簽署了垃圾發電耦合制氫及氫能示范項目合作意向書，將環保與氫能相結合，預計建成后將成為中國首個商業垃圾制氫示范項目。
促進垃圾資源化利用
據了解，成本優勢是垃圾制氫流行的主要因素。此前，根據美國初創科技公司Ways2H的計算，使用塑料垃圾、有害醫療垃圾等城市固體廢物制氫的成本低于直接使用可再生能源電解水制氫，市政部門對垃圾處理公司的資金支持也有效降低了企業成本。
Ways2H CEO Jean-Louis Kindler表示：“與可再生能源電解水制氫相比，以垃圾為原料制氫節省了大量的土地資源和硅材料，不會因為大量的生產風機和太陽能板而帶來更多的垃圾，這將有助于促進經濟可持續發展。”
不僅如此，Jean-Louis Kindler還表示，垃圾制氫的成本很大程度上是由原材料的類型決定的。目前一般可行的垃圾制氫成本約為5美元/公斤，預計未來五年將減半。根據這一計算，垃圾制氫成本低于歐洲氫能協會計算的風電制氫或光伏制氫成本，一般高于6美元/公斤。
此外，有人認為，垃圾制氫還可以有效緩解資源短缺帶來的制氫瓶頸。日本企業積極進入垃圾制氫領域是為了實現國家脫碳目標。日本是一個缺乏化石燃料資源的島國，陸地面積相對稀缺，難以實現大規模可再生能源裝機。如果按照日本政府的規劃建立氫能經濟，降低對進口氫氣的依賴，垃圾制氫將成為可行的選擇。
減碳仍然是個難題
垃圾制氫雖然優勢突出，但不可忽視的是，一旦高溫熱解，無論是農林廢棄的生物質原料、城市固體廢物還是廢水，都可能產生大量二氧化碳。這也意味著為了使垃圾制氫真正環保低碳，合理的氣體處理凈化工藝和二氧化碳捕獲密封設備是不可或缺的。
據了解，目前世界各國產生的垃圾很大一部分會進入垃圾填埋場或直接焚燒，垃圾焚燒過程中很可能會產生對人體有毒有害的氣體。根據目前常見的高溫熱解制氫方法，垃圾制氫項目也可能受到環境威脅。
因此，二氧化碳捕捉和封存設備的應用已經成為垃圾制氫項目的關鍵環節。2021年12月，美國初創公司Mote宣布，將于2024年前建成一家裝有碳捕捉和封存裝置的木制廢料制氫廠。該公司表示，木制廢料在缺氧環境中加熱到815℃以上，可以有效轉化為氣體。經過反應、分離和凈化，可以收集到可使用的氫氣，剩余的殘渣可以作為肥料。同時，公司還表示，木制廢料在生長過程中可以吸收大量的二氧化碳，二氧化碳捕捉和封存裝置也將從大氣中吸收二氧化碳。從整個生命周期來看，制氫廠甚至有望成為世界上第一家“負碳”綠氫廠。
值得一提的是，一些企業正在研究利用有機廢物的厭氧消化和無氧發酵制氫。與高溫熱解相比，該工藝的二氧化碳排放預計將遠低于高溫熱解工藝，使垃圾制氫工藝更加“氣候友好”。
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