從瑞典海關(guān)官員查獲的屠宰場廢物和酒精制成的沼氣，到美國餐館用過的食用油制成的生物柴油，再到中國的農(nóng)業(yè)廢物制成的生物乙醇，廢物燃料行業(yè)正在成為一種幫助削減對化石燃料的依賴。

“所有生物質(zhì)廢物都可用于能源用途，”瑞典能源署署長、前生物能源行業(yè)高管兼瑞典隆德大學領(lǐng)先環(huán)境研究所教授 Tomas Kåberger 說。 “來自林業(yè)和農(nóng)業(yè)以及其他來源的殘留物的全球總潛力占商業(yè)能源使用總量的四分之一到一半，但有時利用成本太高。然而，隨著油價上漲，經(jīng)濟潛力顯著增加——而且速度比人們意識到的要快。”

據(jù)估計，人類每年產(chǎn)生 4 萬億噸廢物，因此它是一種有吸引力的能源。它具有減少化石燃料使用和隨后的溫室氣體排放的明顯優(yōu)勢。就沼氣和第二代乙醇而言，還有另一個好處：有機廢物分解時會產(chǎn)生甲烷，其作為溫室氣體的威力是二氧化碳的 20 倍。如果你用它來制造第二代乙醇，那甲烷永遠不會釋放，如果你制造沼氣，它就會被捕獲。 “減少甲烷排放可能與在發(fā)動機中替代化石燃料一樣重要，”Kåberger 說。

但對于今天的大多數(shù)企業(yè)來說，經(jīng)濟方面的考慮仍然占上風，在這里從廢物中提取生物燃料仍然有意義。 “您可以避免傳統(tǒng)的廢物管理成本，而是生產(chǎn)有價值的產(chǎn)品，”Kåberger 說。 “有些機會在今天非常有利可圖，但在五年或十年前評估這些資源時卻沒有贏利，當時油價較低。還有一些市場機會有待發(fā)現(xiàn)。”

今天，在生物燃料開發(fā)和使用方面的世界領(lǐng)先者是巴西、美國、法國、瑞典和德國，盡管由于中國清潔能源等公司正在增加由回收食用油制成的生物柴油的產(chǎn)量，中國正在成為主要參與者和其他廢食用油每年減少 100,000 噸。美國軍方在廢物燃料工業(yè)中發(fā)揮著主導(dǎo)作用，正在進行用木漿和農(nóng)業(yè)廢物制造噴氣燃料的項目。

大公司（包括殼牌、BP 和雪佛龍等石油巨頭）也參與其中，這一事實可以看出從廢物中提取生物燃料的商業(yè)潛力。英國航空公司正在投資建設(shè)一家工廠，該工廠每年可將 500,000 噸有機廢物轉(zhuǎn)化為 7300 萬升噴氣燃料，而生物燃料生產(chǎn)商設(shè)備的領(lǐng)先供應(yīng)商阿法拉伐則收購了備受關(guān)注的 Ageratec，一個生物柴油處理器制造商。

“一些小型初創(chuàng)企業(yè)在技術(shù)方面實力強大，但在營銷和擴大生產(chǎn)方面卻很薄弱，他們從加入大型成熟公司中受益，”Kåberger 說。阿法拉伐生物燃料營銷經(jīng)理 Gert Ternström 表示，技術(shù)發(fā)展有助于創(chuàng)造一種局面，在這種情況下，由廢物制成的生物燃料可以在越來越平等的條件下與化石燃料競爭。

“如果你看看用動物脂肪制造柴油，它比用粗植物油制造柴油更困難，但生產(chǎn)成本已經(jīng)顯著降低，”他說。 “我們現(xiàn)在處于生物燃料業(yè)務(wù)更成熟的階段，基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)建立。因此，從今天的角度來看，利用廢物制造燃料是輕而易舉的事情，盡管就在幾年前，您還沒有動力經(jīng)營這項業(yè)務(wù)。”

Kåberger 預(yù)計垃圾燃料市場將在短期內(nèi)快速增長。 “由于他們（垃圾燃料業(yè)務(wù)）的規(guī)模很小，他們不會在短期內(nèi)獲得主要的市場份額，因為化石燃料市場是巨大的，”他說。 “但從長遠來看，由于石油資源有限，它們將成為汽車燃料市場的重要組成部分

更廣泛地實施廢物生物燃料所需的主要技術(shù)突破已經(jīng)取得。 “有很多機會可以邊際提高產(chǎn)量和邊際降低成本，但我認為我們無法確定一種關(guān)鍵解決方案，使其更具競爭力，”Kåberger 說。更廣泛地實施由廢物制成的生物燃料的政治限制很小。例如，歐盟的生物燃料指令要求成員國到 2020 年在交通燃料中使用 10% 的生物燃料。

“我認為最重要的限制是了解技術(shù)和經(jīng)濟機會的人太少，”Kåberger 說。 “廢物一直都是廢物，很少有人能想象到它可以以相當?shù)偷某杀驹诠I(yè)上轉(zhuǎn)化為汽車燃料。通過這樣做，您可以降低處理它的經(jīng)濟和環(huán)境成本，同時創(chuàng)造新的收入來源。”

人民的力量——來自泥漿

Lemvig Biogas 建于 1992 年，是丹麥最大的沼氣廠，每年可生產(chǎn)約 850 萬立方米的沼氣，用于發(fā)電和供熱。沼氣由來自約 75 個當?shù)剞r(nóng)場的泥漿以及工業(yè)生產(chǎn)的廢物和殘余產(chǎn)品制成，包括屠宰場和啤酒廠廢物、受污染的食物和制藥行業(yè)的廢物。

產(chǎn)生的沼氣每年可產(chǎn)生超過 2100 萬千瓦時的電力，并出售給當?shù)仉娋W(wǎng)。燃氣發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的余熱每年超過 1830 萬千瓦時，分配給 Lemvig 集中供熱廠的用戶（約 1,000 戶）。

沼氣是在沒有氧氣的情況下通過有機物的生物分解產(chǎn)生的。 Lemvig 工廠采用一種稱為“嗜熱發(fā)酵”的方法，該方法使用的細菌必須保持在盡可能接近 52.5°C 的溫度。

產(chǎn)生這種熱量通常需要大約 9,000 MWh 的能量，相當于設(shè)施總輸出功率的 16%。通過使用四個阿法拉伐螺旋換熱器，Lemvig 工廠只需要 6,000 MWh 的能量來維持溫度。其余的通過使用消化污泥作為熱介質(zhì)的傳熱回收。換熱器從消化后的糞便流中吸取熱量，從 52°C 冷卻到 29°C，將進入的未消化有機廢物從 15°C 預(yù)熱到 44°C。

該解決方案提高了工廠及其所有者的收入。 “如果我們不得不使用我們產(chǎn)生的熱量來維持所需的工作溫度，那么我們的銷售量就會少得多，”Lemvig 董事總經(jīng)理 Lars Kristensen 解釋道。 “阿法拉伐的換熱器確保了我們的最高效率。”

終極綠色燃料是本地生產(chǎn)的

芬蘭能源公司 St1 正在生產(chǎn)用于運輸?shù)纳镆掖?。燃料（主要是酒精）是用公司?Etanolix 方法從廢物和工業(yè)側(cè)流中制成的。 Etanolix 的碳足跡極低：它使用廢物作為原料；它在生產(chǎn)中使用可再生能源；它應(yīng)用了新的節(jié)能工藝和技術(shù)。它還具有最小的運輸需求，因為它是在靠近原料來源的小型生產(chǎn)單元中制造的。此外，化肥、動物飼料和固體生物燃料等過程中的副產(chǎn)品在當?shù)氐玫嚼谩?/p>

St1 目前擁有 6 個廢物乙醇轉(zhuǎn)化裝置，每年可從約 45,000 噸廢物中生產(chǎn) 5,000 立方米燃料。 Etanolix 工藝專門設(shè)計用于將食品工業(yè)廢物和側(cè)流轉(zhuǎn)化為乙醇。它使用來自食品加工廠的生物廢物以及含有糖、淀粉或低濃度乙醇的食品工業(yè)副產(chǎn)品。這包括馬鈴薯加工廢料、烘焙廢料和側(cè)流、乳制品工業(yè)廢料和側(cè)流以及啤酒廠廢料。

生產(chǎn)過程涉及原料中糖類的微生物發(fā)酵。從生產(chǎn)單元中，85% 的生物乙醇被轉(zhuǎn)移到一個單獨的脫水單元進行脫水，之后 99.8% 的生物乙醇準備與汽油混合并分配到服務(wù)站。 St1 在其乙醇精餾過程中使用阿法拉伐緊湊型板式換熱器。換熱器用于熱回收、沸騰和冷凝。

St1 還使用一些原材料，例如食品工業(yè)廢料，這些原材料需要螺旋式換熱器，這種換熱器可以比其他技術(shù)更好地加熱污泥或纖維介質(zhì)。 St1 正在開發(fā)新方法，以利用更廣泛的廢物和工業(yè)副流選擇。目前正在開發(fā)的下一代工廠將使用商業(yè)包裝和稻草等材料。

脂肪燃料可提高發(fā)動機性能

自 2001 年以來，在德國北部的馬爾欽鎮(zhèn)，Saria 集團的子公司 ecoMotion 一直在利用動物副產(chǎn)品生產(chǎn)第二代生物柴油。該工廠的原材料包括來自附近提煉廠的動物脂肪以及用過的食用油。

Malchin 工廠是 Saria Group 擁有和運營的三個工廠之一，總產(chǎn)能為每年 212,000 噸生物柴油。他們的產(chǎn)出有可能每年減少近 400,000 噸二氧化碳——相當于 170,000 戶家庭或大約相同數(shù)量的汽車的排放量。在此過程中，原材料和甲醇催化劑混合物被泵送到一個裝置，在那里它們經(jīng)歷稱為酯交換的過程。生物柴油是通過脂肪或脂肪酸與甲醇之間的堿催化反應(yīng)產(chǎn)生的。

該設(shè)施每年生產(chǎn) 12,000 噸高質(zhì)量生物柴油，使用阿法拉伐分離工藝從屠宰場副產(chǎn)品中純化脂肪，直到它們的雜質(zhì)含量不超過 0.15%（重量）。用臥螺離心機和碟片離心機清洗后，該產(chǎn)品可用于生產(chǎn)蒸汽或生物柴油。燃料本身純度為 97%，硫含量低。該過程的副產(chǎn)品包括固體肥料和甘油，它們又可以分解成游離脂肪酸、粗甘油和固體。游離脂肪酸被重新利用并轉(zhuǎn)化為更多的生物柴油，而粗甘油和固體則被出售以供進一步加工。

除了環(huán)境效益外，最近的研究表明，由 100% 動物脂肪（也稱為動物脂肪甲酯或 AFME）生產(chǎn)的生物柴油有助于提高發(fā)動機的整體性能。與傳統(tǒng)的化石柴油相比，這種類型的生物柴油提高了發(fā)動機效率，減少了廢氣排放并降低了發(fā)動機噪音水平。

對于由動物脂肪制成的第二代生物柴油，顆粒物和二氧化碳濃度甚至低于菜籽油甲酯（RME，或由菜籽油制成的第一代生物柴油）。 AFME 還具有比 RME 更好的潤滑性能。自 2001 年開始生產(chǎn)以來，Malchin 工廠的燃料已用于 1,000 多輛卡車。測試證明了排放方面的好處，而技術(shù)故障沒有增加。