垃圾汽化：生活垃圾处理的新出路？

垃圾汽化处理示意图

乍看之下，马萨诸塞州沃尔瑟姆市贝尔希尔路303号并不像个环保革命的舞台。但在这座平凡的郊区写字楼的停车场里有一个集装箱，里面装着IST能源公司出产的最新技术。该公司坚信这个产品可以将龌龊的垃圾变为清洁的绿色能源。”垃圾会从负债变为资产，提供可以当场使用的清洁能源来源。”公司CEO斯图尔特·哈伯（StuartHaber）说。

IST不是唯一尝试环保革命的公司，全球还有很多研究垃圾汽化的公司和团体。汽化可以快捷地将家居垃圾转化为能量，并且支持者认为转化过程几乎不产生有害排放物。这显然只是环保人士的美好愿望，随着汽化工厂开始如雨后春笋般出现在世界上，这个想法并没有无往不利。反对者认为汽化过程远称不上清洁，且过往记录显示其能源效率及排放也难当”绿色”两字，更何况它鼓动了浪费的风气，而环保运动一直在努力根除这一陋习。那么事实的真相又是如何呢？汽化到底是能源和废物处置问题的正解，还是一头披着羊皮破坏环境的狼？

变废为宝的梦想已经有几十年的历史了。焚化炉燃烧垃圾的热量产生的蒸汽可以驱动涡轮发电机发电。在人们心忧能源安全和气候变化的同时，处理垃圾的成本也在全球范围内的持续上升，这些因素都提高了用高能耗的方式处理家庭垃圾的可能性，而之前这些方式仅用于处理医学垃圾和石棉等危险品。

汽化及其近亲等离子汽化都是在密闭室内以高温加热垃圾。密闭室内没有氧气，因此垃圾中的有机物不会燃烧，而是转化为合成气（syngas），成分为一氧化碳和氢气。经过过滤和化学”清洗”后去除有毒颗粒和气体，然后燃烧产生能量或转化为甲烷、乙醇或合成柴油等燃料。最后需要处理的仅仅是灰烬、过滤残渣和清洗过程遗留的化学物质，一般通过废渣填埋或排入下水道处理掉。

等量垃圾汽化后产生的能量要大于焚化，并且仍有发展的空间，比如在合成气中通过过热等离子就能增加产生的能量。等离子汽化在高达10000°C的高温下汽化垃圾（普通汽化只能达到1600°C），保证更多的有机垃圾被汽化。

等离子汽化是在充满氮气等惰性气体的密闭室里通过高压电流来产生等离子弧。当电流通过密闭空间时，会将气体分子中的电子剥离下来形成过热等离子，并将密闭室内的所有分子撕裂开，”就像是一道连绵不断的闪电一样撕碎经过的一切物体”，麻省理工的丹尼尔·科恩（DanielCohn）这样形容道。他从八十年代就开始研究等离子汽化，目前是InEnTec（一家垃圾能源公司）的董事会成员。

这项技术的另一个好处是在超高温下产生的废料是类似玻璃渣的固体，而不是普通高温燃烧后留下的细灰，可以用来做建筑行业的填充物。尽管维持InEnTec在华盛顿州里奇兰的试验工厂所需的电量是其发电量的1/3到1/2，但科恩坚信这个工厂能够存活下去。他认为，合成气转化的乙醇和合成柴油在成本上可以与汽油类燃料媲美：”我们觉得能够制造的燃料相当于每加仑2美元的汽油类燃料。”。如果他没说错，那么垃圾可以成为新的石油。

美国、加拿大、法国、英国和葡萄牙都有试验汽化工厂，多数采用等离子技术。日本已经建有两座商业等离子工厂，但其主要目的不是发电，而是处理家居垃圾。

尽管目前的新工厂都规模庞大，但ISTEnergy相信小型化才是出路。其集装箱大小的非等离子GEM系统（GreenEnergyMachine绿色能源机器）每天能将3吨城市垃圾转化为合成气，足够供应一座500人写字楼的取暖和电力。

精简的系统和免除制造等离子所需的高昂费用使得小型汽化工厂更加适合进行商业运作：除了气体燃烧器，整个系统的价格仅为85万美元，而且据哈伯说，在四年内省下的电费、暖气费和垃圾处理费就足以抵消最初的投资。

哈伯认为这个系统通过减少垃圾填埋气体、化石燃料的使用和垃圾运输，相当于每年少排放500吨二氧化碳。他还说，与传统焚化相比，GEM系统产生的有毒气体几乎可以忽略不计，”简直是天差地别。”

然而也有不少人在批评垃圾汽化，部分原因是早期汽化垃圾的尝试不管从环保角度还是财务角度来看都是灾难性的。早年在德国卡尔斯鲁厄的一个商业汽化厂发生了一些列的经济和环保问题，2000年的有毒气体泄露事件造成该厂关门整顿，而2004年再次发生泄露事故更是导致该厂永久关闭。这些事故长期以来严重影响着汽化的风评，并且连带着影响了等离子汽化。

怀疑者的反对意见是，汽化仍然会产生CO2排放。全球焚化炉替代联盟（GlobalAllianceforIncineratorAlternatives，GAIA）的奈尔·坦格里（NeilTangri）将汽化斥为”叫起来好听的焚化炉”。他说，”汽化是有一个过渡的步骤，但归根结底还是通过燃烧产生能量。”

另外一个值得关注的事实是汽化产生的废气中可能含有二噁英，高温加热含有氯或氯化物的有机物可能会产生这种剧毒物质，而在城市垃圾中普遍存在氯化物。

“任何将垃圾转化为能量的尝试都极有可能产生大量的二噁英，而这是目前已知的最严重的致癌物质。”佛罗里达州塔拉哈西的医师、医师社会责任协会会员罗恩·萨夫（RonSaff）说道。

清洁且绿色？

还有人认为氯化物在等离子汽化室的高温缺氧环境下还会造成其它的问题。”等离子弧通过含有氯化物的垃圾时使（合成）气中产生金属，这个不应该有。”加利福尼亚大学戴维斯分校的退休物理学和大气科学教授托马斯·卡希尔（ThomasCahill）说。他认为这些金属污染物可能在气体燃烧时逃逸到大气中去。

运营汽化系统的公司则认为汽化过程可以非常干净，关键在于清洗合成气和处置灰烬的效率。他们还声称自己的汽化厂在按照严格的国家或地区垃圾发电排放标准运营。

“这些垃圾发电站执行的规范比在有毒物质的监控范围和严格程度都上都远高于常规的发电站。”位于波士顿的麻省环境保护部的马克·沃尔曼（MarcWolman）说。”如果达不到标准他们就得关门，就这么简单。”

关于二噁英，至少有一家垃圾发电公司在安抚民心。加拿大渥太华的PlascoEnergyGroup的安德里亚·桑加里斯（AndreasTsangaris）自2007年9月以来一直在运营一座每天转化85吨垃圾的试验发电厂，他说：”实际上我们在燃烧前就去除了所有的氯化物。绝不会有二噁英产生。”该公司的监视器显示包括二噁英和重金属在内的各种排放量都持平或低于极为严格的北美和欧洲标准。

然而，卡希尔在报纸上发表了一篇纽约世贸遗址排放物研究的文章，他认为这些废墟排放物和汽化发电厂的排放”可怕地相似”。这篇文章和萨夫措辞强烈的评论对美国两座规划中的高规格等离子汽化站产生了直接的影响。佛罗里达圣卢西亚的一座电站被大大缩减了规模，回应公众对环保的担忧是重要的原因之一。而加州萨克拉门托的一座规模相仿的电站兴建计划则被无限期推迟了。

垃圾汽化面临的另一个问题，是与其它废物处理方式相比其发电和减少温室气体排放的效率。波士顿的独立智库泰勒斯研究院（TellusInstitute）近期的研究比较了汽化和填埋（通过采集沼气发电）的差异。结论是处理等量的垃圾，汽化产生的能量是填埋的六倍，而带有甲烷补采系统的填埋站减少的等价CO2排放量是汽化-合成气燃烧的2.5倍。该报告同时发现，回收垃圾节省的能源是通过汽化等量垃圾产生能源的3.4倍。

还有人原则性地反对汽化。他们认为汽化的存在本身会阻挠从源头上解决垃圾危机的努力。”当你建了一个汽化站，你就得喂饱它。”坦格里说。”这不利于减少垃圾产生和增加循环利用。”

也许我们还需要一段时间才能最终知道将垃圾抛入空中带来的所有效应。还很少有长期致力于排放标注、二噁英污染和垃圾灰烬泄漏有毒物质可能性的独立研究。同样，不同类型的垃圾通过汽化产生的能量、每时每地各不相同的垃圾进行发电的可靠性也都没有定论。目前为止，我们确知的是汽化既不是解决垃圾和能源问题的灵丹妙药，但也不是一个潜在的环境灾难。

英国格洛斯特郡德思礼附近的垃圾处理咨询公司Juniper的凯文·怀丁（KevinWhiting）认为，垃圾处理未来的方向可能是中间路线。”只要可回收垃圾有市场，我们应该尽可能多地回收垃圾，不要抢我们重孙辈的资源。”他说，”而不可回收的垃圾则有能源价值，（从中）产生的能量越多越好。”

科学松鼠会（http://songshuhui.net/）是一个科学传播公益组织，志在“剥开科学的坚果，让科学流行起来”，08年迅速流行起来，入选2008年中国十大科普事件。