随着越来越多的美国州追求减排温室气体和废物的目标,这些问题应该被视为相互关联的系统。利用尚未扩大规模和充分利用其潜力的有前景的下一代技术,可以帮助解决气候变化、废物问题和空气质量问题。
在COVID-19危机中,不可回收塑料的增加以及口罩和其他个人防护装备的使用增加,要求采取新的、可持续的处置战略。随着医生和牙医的办公室重新开放,选择性医疗程序重新开始,医疗废物的可持续处置也应该是一个优先事项。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们在最近的一份报告中总结道,将固体废物转化为氢气是一项可以大大减少排放的关键技术。根据该报告,如果加入碳捕获和存储,先进的废物制氢技术可以产生负排放。
政府间气候变化专门委员会(IPCC)说,对于各国政府实现减排目标、向零碳过渡以及将全球变暖控制在比工业化前高1.5摄氏度的水平上,像这样的碳负策略至关重要。
废物工业可以受益于先进的废物制氢技术,以扩大其废物处理选择的工具箱,扩大能力和提高可持续性,特别是对于可能面临后勤挑战的流。废物制氢技术目前在美国和其他多个国家已经商业化。
下一代热化学方法将固体废物——包括塑料、医疗废物、城市固体废物和废水污泥——转化为氢气,而不需要焚烧这些废物。在这个过程中产生的二氧化碳——相当于废物原料中的碳含量——可以很容易地捕获和储存,或者利用现有的商业技术生产新产品,而成本还在继续下降。
彭博新能源财经(Bloomberg New energy Finance)最近总结称,现有的太阳能、风能等可再生能源以及电动汽车不足以让世界经济脱碳。报告指出,氢是一种“清洁分子”,它具有多用途、反应性强、可储存、可运输、清洁燃烧等特点,生产过程中排放低或零排放,有助于世界从化石燃料过渡。
随着氢燃料电池汽车和发电机的生产和销售的增长,这项技术正在进入一个新的成熟阶段,可以同时包括移动和固定的存储选择。那些有废物问题和持续需要燃料的行业,如医院,也可以从废物转化燃料中获益,特别是如果他们有减排或其他可持续发展目标的话。这使得它成为废物处理、港口、工业设施、医院和其他园区的理想部署选择。
从固体废物中产生的清洁氢也可以提供清洁燃料的主要来源,以帮助企业实现其零排放目标,特别是在越来越多的企业寻求用零排放车辆取代柴油燃料卡车和其他设备的情况下。亚马逊(Amazon)、沃尔玛(Walmart)和其他零售巨头正在用氢燃料电池汽车取代柴油驱动的叉车和卡车。这种转变帮助这些公司实现了他们的企业可持续发展目标,同时利用了可能在某一天比传统石油燃料更便宜的先进技术。
利用太阳能或风能分解水分子,在电解过程中产生可再生氢,这一过程很有前景,但还不足以生产世界所需的大量清洁氢。通过电解生产氢是零碳的,但不像从废物和生物质中生产氢和加入碳捕获、储存或利用那样是负碳的。要想生产出所需规模的清洁燃料,就必须从固体废物中提炼出可再生的氢气和其他燃料。
就像过去太阳能和风能的早期全球市场一样,我们现在正处于下一波浪潮中,以氢气作为催化剂,日本、美国等国家也将参与其中,英国美国、法国和德国被称为早期创新中心或“氢谷”。日本目前有约100个氢燃料站,政府计划到2026年再建300个。欧洲大约有136个氢燃料站,预计到2025年将增加840个。
氢能源经济仍然面临挑战。缺乏加油基础设施,包括公共车辆加油站和为这些加油站提供压缩氢所需的设备,阻碍了氢燃料电池汽车的广泛应用。政府还需要提供更多的支持——以支持大规模使用清洁氢燃料的政策和激励措施的形式——让企业有信心开发、使用和扩大氢燃料汽车、发电机和其他设备。
增加政府的支持和认可的先进waste-to-hydrogen技术实现清洁能源目标的一个重要组成部分是发生在世界的一些地区,如日本、德国和加利福尼亚,但需要加快,发生在全国范围内对全球大型能源消费者,为了刺激大规模采用。
在我们从化石燃料转型的过程中,我们应该从整体上看待环境和经济。当我们考虑用清洁能源来解决气候危机时,我们不应该忽视垃圾市场,这个市场也面临着变化。美国尤其如此,它是世界上人均垃圾、塑料、食物和危险废物的最大生产国之一。
生活垃圾填埋场是美国与人类有关的甲烷排放的第三大来源根据美国环保署的数据,美国约占甲烷排放量的14%。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)的数据,在20年的时间里,甲烷造成全球变暖的可能性是二氧化碳的84倍。美国每年产生近2.68亿吨城市固体废物,其中超过13%是塑料。
美国有潜力每年产生10亿吨干重的固体废物,残林业和农业副产品——可以用来生产清洁能源,根据2016年的一项报告,美国能源部橡树岭国家实验室。这足够每年生产5,000万吨可再生氢,其能量足以替代美国每年消费的90%的汽油——约34亿桶,或每天927万桶。
通过部署废物转化为氢的生产工厂、氢燃料站和燃料电池车队,以及现场的氢发电机,废物发电机和处理器都可以在极大地提高可持续性的同时推进他们的产业。