目前一些国家生物燃料的生产以粮食为原料,这成为目前促使全球粮价上涨的因素之一。经济合作与发展组织估计,到2017年,欧盟、美国和加拿大耕地的14%将用于种植生产生物燃料的植物,挤占粮食作物的种植面积,势必进一步推高粮食价格。
与这些生物燃料的生产相比,以垃圾为原料,如果未来占有较高市场份额,这将有助于降低粮价。
同时,垃圾变燃料也为有车一族带来福音。如2007年英国柴油价格涨到平均每升1.33英镑(约合2.66美元),大规模采用垃圾变燃料生产工艺后,油价有望下降。不仅如此,这个工艺还有助于减少温室气体的排放。
新加坡和瑞士的科学家于2009年9月30日发布评论,认为将用于世界填地的垃圾转化成生物燃料,可在很大程度上化解日益增长的能源危机和应对碳排放问题。新发布的研究指出,用处理过的废弃物生产生物燃料来替代汽油,有望使全球碳排放减少80%。从作物来生产生物燃料已证明有悖于可持续发展,因为它们需要使作物增加生产,这会造成很大的环境成本。然而,第二代生物燃料如来自处理过的城市废弃物生产纤维素乙醇,则可大大减少排放,而无环境问题之忧。研究团队发现,从世界埋地废弃物有望生产829.3亿升纤维素乙醇,用得到的生物燃料来替代汽油,对于生产的每单位能源而言,全球碳排放可望减少29.2%~86.1%。
近期宣布将从垃圾生产生物燃料的公司如下。
⑴通用汽车公司 通用汽车公司于2008年1月中旬宣布,计划从垃圾生产生物燃料,其成本将低于1美元/加仑。通用汽车公司与位于美国依利诺斯州的Coskata公司组成合作伙伴。Coskata公司已开发了从任何可再生资源,包括废旧轮胎和植物废弃物制取乙醇的方法。这一工艺与从谷物生产乙醇相比有了很大改进,因为它使用的水和能量很少,并且无须将食品转化为燃料。据称,这一突破将意味着生物燃料发展将具有生命力,更重要的是,可减少对石油的依赖。
⑵Fulcrum生物能源公司 美国Fulcrum生物能源公司于2009年9月7日宣布,已采用常规的生活垃圾为原料,成功地验证了可经济地生产可再生乙醇的能力。这一里程碑式的验证在Turning Point乙醇验证装置上实现。
该公司已于2009年7月开始在内华达州建设Sierra生物燃料装置。该装置计划于2011年投入生产,将使9万吨/年生活垃圾转化成1050万加仑/年乙醇。当地16.5万人每年平均会产生9万吨生活垃圾。
Fulcrum生物能源公司已从其采用不同原料的其他乙醇业务获益,生产的乙醇燃料价格可低达0.5美元(0.35欧元)/加仑,大大低于常规生产的乙醇燃料。
该公司采用工程化催化剂可将合成气转化成适于汽车用的乙醇,采用气化过程出产合成气不会像目前将废物转化为能源的焚烧技术那样带来较大的排放。该公司在验证装置进行的数百小时试验业已证实了这一结果。该公司现正在对该工艺进行精心调整以提高效率和产率。将垃圾废物转化为清洁、可再生的车用燃料具有社会和环境效益。
Fulcrum生物能源公司已将整个工艺进行技术转让,其气化技术来自InEnTec公司,过程的催化部分来自Nipawin生物质新一代联合体与Saskatchewan研究委员会,Fulcrum生物能源公司将两种技术组合在一起,使这一技术推向市场。
Fulcrum生物能源公司表示,其生活垃圾生产生物燃料工艺也可应用制取合成柴油、丁醇或用于发电,但从最高效益考虑现用于生产乙醇。
⑶怀俄明州过程设计集团 美国着眼于从垃圾生产汽油,现已有一些美国公司将木屑、垃圾、作物废弃物和其他废弃材料生产的汽油推向市场。美国政府为实现2022年使生物燃料达到360亿加仑的指令要求,对生物燃料装置实施补贴政策。建设约28套不同的垃圾生产汽油装置的计划已处于不同的开发阶段。
美国怀俄明州过程设计集团已第一次进入商业化市场,该公司一套小型装置已投入试生产,采用松木废物制造车用燃料。该公司将于2008年底开始商业化销售乙醇。
⑷美国得克萨斯州A&M大学 美国得克萨斯州A&M大学于2008年8月21日宣布开发了将废物制取汽油的工艺。该工艺已向Byogy可再生能源公司进行技术转让,在两年内可望投入实际应用。
得克萨斯工程实验站(TEES)和得克萨斯州工程研究局的研究人员开发的这一工艺过程可使生物质转化以制取高辛烷值汽油。它可构成一个集成的系统,与大多数其他的发展中工艺将生物质转化为乙醇一样,可将其与汽油进行调合应用。
该系统采用生物质废弃物料和非食用能源作物为原料,而不是谷物等食品。研究人员表示,在无政府补贴和税收优惠减免情况下,并根据原料的类型和成本以及生物炼油厂的规模,其生产成本在1.70~2.00美元/加仑之间。
适用生物质可包括垃圾、废水处理装置的生物固体、绿色废物如修剪草坪的草、食品废物以及各种家禽的粪便。
⑸英力士公司 英国英力士公司于2008年7月22日宣布,计划在约二年时间内从生活废物垃圾生产商业化数量的乙醇。英力士公司表示,已拥有从可降解的固体废物、农业废物和有机商业废物生产燃料的专利方法。英力士公司己与美国位于阿肯萨斯州Fayetteville、从事生物技术的生物工程资源公司(Bioengineering Resources Inc,BRI)签署将该技术推向商业化的合约,生物工程资源公司(BRI)已开发这一工艺过程。英力士公司相信BRI公司的专利工艺过程现已可放大为商业规模装置。在该工艺过程中,一吨干的废物可转化为约400升乙醇,乙醇可与传统燃料调合或完全替代它。据称,这第二代生物燃料工艺与常规汽油相比,可减少温室气体排放高达90%。该技术采用三步工艺,废物先被过热以产生气体;气体再进入自然中发现的细菌中,细菌使之产生乙醇;最后,乙醇被提纯,制取能在汽车中被调合使用的燃料。
⑴芬兰St1公司 芬兰从事能源的St1公司与独立石油公司Marquard & Bahls成立合资企业,将在欧洲从废弃物生产生物乙醇。
St1公司的Etanolix技术采用废物为原料不会影响食品供应和价格。用废物基生物乙醇替代化石燃料将可大大减少二氧化碳排放和符合废物管理的挑战。
⑵Coskata公司 总部在美国依利诺斯州Warrenville的Coskata公司也开发了有机废弃物的等离子气化过程,目标是用于生产乙醇。可供入的物料包括埋地有机废弃物和生物质,它们经等离子气化产生合成气,再用微生物使之转化成乙醇。Coskata公司等离子气化生产乙醇的途径为许多竞争者开发酶和微生物生产纤维素乙醇的方法提供了又一种替代方案。
Coskata等离子气化途径具有许多潜在的优点,通过避免直接使用酶和再加工生物质而可节约成本。Coskata方法基本上将全部供入物料都用于气化,故产生极少的废弃物,它可使用宽范围的供入物料,同时用水极少。
⑶AlphaKat公司和全球能源公司 由Christian Koch总裁领导的德国AlphaKat公司和全球能源公司(Global Energy)于2009年1月15日宣布,首次采用生活固体废弃物(MSW,生活垃圾)为原料,应用AlphaKat公司第一代商业化规模KDW-500废物制柴油工艺成功试生产出柴油。该KDW-500废物制柴油工艺设计以平均1.5吨/时MSW为原料,生产出145加仑(550升)高质量的柴油燃料。
此次试产成功标志着KDW-500工艺推向商业化的重要里程碑。
全球能源公司开发了用于分拣MSW的全自动化工艺,该工艺可产生完全一致的由MSW衍生的原料,其组成为80%生物质(包括纸张和木屑)与20%塑料,使之成为碎屑并进行干燥以符合规格要求。
⑷芬兰ENERFISH工程 芬兰一家研究中心与欧盟委员会协力合作,开发一项新的工程,将水产加工厂的废料转化成生物燃料。这项为期三年的工程被命名为ENERFISH,旨在促进绿色和可持续能源的发展,同时促进发展中国家的经济发展。由于ENERFISH工程符合关于促进与发展中国家新技术分享,以及就地取材生产的政策,欧盟为这项工程提供了超过250万欧元的资助。
东南亚和中国是世界上最大的养殖鱼生产地区,利用包括最新式的冷冻技术在内的先进技术,能够为这两个地区带来更多的利益。
⑸Enerkem公司 热化学(气化和催化合成)开发商Enerkem公司于2009年3月21日宣布,将在美国密西西比州Pontotoc从生物质和废弃物生产合成燃料,建设和运作第二代生物燃料生产装置。密西西比Three Rivers固体废弃物管理局将为该装置供应约18.9万吨/年未分拣的生活固体废弃物(MSW)用作原料。
⑹美国废弃物管理公司 美国废弃物管理公司(WM)与Terrabon公司于2009年9月1日联合宣布,将由废弃物管理公司投资Terrabon公司独特的废弃物制燃料转化技术。废弃物管理公司是北美地区领先的废弃物综合管理和环境服务提供商。
废弃物管理公司也将与北美最大的炼油商瓦莱罗(Valero)能源公司进行合作。瓦莱罗能源公司也于2009年4月投资Terrabon公司。来自美国废弃物管理公司和瓦莱罗能源公司的投资将用于Terrabon公司推进其废弃物制燃料转化技术的应用发展。
废弃物管理公司将支持Terrabon公司向其提供有机废弃物。Terrabon公司将采用其MixAlco技术,利用有机废弃物生产高辛烷值汽油。MixAlco技术为酸发酵工艺,可将生物质转化成有机盐类。
得到的无害有机盐类或称生物原油(bio-crude)可用卡车、铁路槽车或管道运送至瓦莱罗公司炼油厂,再转化成高辛烷值汽油。这种高辛烷值汽油可直接与炼制商的大批量燃料相调合,避免了生产乙醇带来的调合和后勤设施所造成的诸多麻烦。