新技术可将厨房垃圾转化为生物燃料

发布日期：2022-05-20

贾斯汀·比林

此处显示的贾斯汀·比林 (Justin Billing) 和他的 PNNL 同事正在推进技术和方法，以将不同种类的材料（包括食物垃圾）转化为生物燃料。摄影：Andrea Starr | 太平洋西北国家实验室

当我们吃饭时，我们的身体将食物转化为能量，为我们的生活提供燃料。但是，美国每年丢弃的 800 亿磅食物中储存的能量会怎样呢？作为推进可持续能源解决方案的一部分，能源部太平洋西北国家实验室的科学家们正在将食物垃圾转化为清洁的可再生燃料，为我们的飞机、火车和汽车提供动力。

几十年来，PNNL 研究人员一直支持 DOE 的目标，即以具有成本效益的方式生产源自植物或动物废物而非石油的燃料。他们已经开发出从农业残余物、森林副产品、藻类甚至下水道污泥和粪便等原料生产这些生物燃料的技术。

在他们最近的努力中，研究人员成功地将路易斯-麦科德联合基地和 Coyote Ridge 矫正中心的食物垃圾转化为一种能量密集的生物燃料，可以帮助取代当今的化石燃料。早期结果表明，食物浪费可能会带来效率、经济和环境效益的三重效应。

将糊状物变成生物燃料

PNNL 研究人员正在探索如何经济高效地将这种糊状物转化为生物燃料。作为他们扩大生产和提高大规模采用所需效率的努力的一部分，他们测试了各种潜在的原料，包括来自当地啤酒厂的废谷物，如图所示，以及自助餐厅的废物和厨余。来源：安德里亚·斯塔尔摄 | 太平洋西北国家实验室

首先，从效率的角度来看，与其他原料相比，食物垃圾中较高的脂肪含量和较低的矿物质含量使得每吨食物垃圾可以生产更多加仑的生物燃料。食物垃圾很容易制成可泵送的浆料，简化了生产并最大限度地降低了其他原料所需的预处理成本。

其次，与种植和收割费用较高的其他原料相比，获得食物垃圾的成本可能更低。它已经大量产生，人们愿意为它的处置付费。使用食物垃圾而不是种植玉米或大豆等农作物来生产生物燃料也可以防止耕地用于燃料而不是食物。

第三，将这些废物转化为燃料可以防止其进入垃圾填埋场，鉴于最近针对食物垃圾的禁令，这一点很重要。随着废物的分解，它会产生甲烷——一种如果不被捕获就会释放到环境中的强效温室气体。

它是如何完成的

追求双赢的 PNNL 科学家从混合废物开始，通常借助被称为松饼怪物的定制设备来研磨从骨头和软骨到种子、包装纸和包装的所有东西。由此产生的糊状物被加热，因此它可以连续泵入反应堆并转化为燃料。

哪些金属材料可以作为电镀槽电极材料使用?
想在电镀槽里给电极换个材料，就是浸没在硫酸槽里，用过316L不锈钢，但几个月后也腐蚀的变形了，想尝试下钛板，但据说效果也好不了多少，除了喷涂涂层防护，如果单纯选材料，各位能帮忙选一种吗？

松饼怪物

太平洋西北国家实验室的这种定制工业研磨机通常被称为“松饼怪物”，用于粉碎包括食物垃圾在内的生物质，以产生浆料，该浆料可泵入反应器，将其转化为富含能量的生物燃料用于替代传统化石燃料的混合燃料。来源：安德里亚·斯塔尔摄 | 太平洋西北国家实验室

研究人员正在测试不同类型的食物垃圾，看看它们是否能取得一致的结果。在实验过程中，他们解决了许多出现的化学和工艺工程挑战。他们微调热交换设计，解决泵送问题并开发连续分离技术。

研究人员还寻求扩大生物质资源的基础，以获得大规模采用所需的效率。他们与资源评估团队合作，测试不同的原料混合物，着眼于准确地代表可能在当地中心聚集在一起的不同废物来源。

例如，他们正在评估密歇根州底特律 50 英里半径范围内的可用资源，以确定可用于生产生物燃料的食物垃圾、污水污泥以及脂肪、油和油脂的混合物。将食物垃圾包括在内将使城市地区的生物燃料生产厂规模扩大 10 倍——这是能源部实现生物燃料成本和减排目标的重大进展。

除了工程挑战外，PNNL 还在解决实际问题。经济学家正在对原料和生产因素的各种组合进行建模，以确定大规模生产的生物燃料如何与传统的石油基燃料具有成本竞争力并与当今的基础设施兼容。

展望未来，研究人员正在与一家废物处理公司合作，该公司已经在一些城市的家庭和企业中收集和分离食物和其他有机废物，每天制造一批泥浆。科学家们将研究这种废物的成分，并将其用于生产生物燃料的实验中。

所以，当你刮今晚的餐盘时，要更轻松地休息一下，因为你知道你的厨房垃圾有朝一日可能有助于减少美国对化石燃料的依赖。并且一定要考虑那些提供思考的创新 PNNL 研究人员。