用好二氧化碳關(guān)鍵在于趨利避害
二氧化碳是影響地球能量平衡的一個(gè)重要方面，是一種溫室氣體。在油田開發(fā)上則“上天為害，入地為寶”。因此，二氧化碳具有兩面性，利用得好則是利，否則是害，關(guān)鍵在于如何趨利避害，充分發(fā)揮二氧化碳的有利作用。科學(xué)家們經(jīng)過潛心研究，已成功利用二氧化碳進(jìn)行油田驅(qū)油和水污染治理，用微藻“吃掉”二氧化碳廢氣生產(chǎn)生物柴油，可謂一舉多得。
用二氧化碳治理水污染
北京的“翠湖濕地”是住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)的國家級(jí)城市濕地之一，這里使用“集成水路污水處理技術(shù)”對(duì)進(jìn)入濕地的污水進(jìn)行治理，其重要原料是二氧化碳。
該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明人是第三世界科學(xué)院院士許靖華。他針對(duì)目前中國河湖污染情況發(fā)明的“集成水路污水處理技術(shù)”被認(rèn)為是一種全新意義上的水處理技術(shù)。區(qū)別于其他的污水處理思路，許靖華當(dāng)時(shí)的想法是:有沒有可能以廢治廢？如果讓二氧化碳與污水結(jié)盟，會(huì)產(chǎn)生什么樣的結(jié)果？
把二氧化碳融入水中并促其酸化，可以降低水的PH值，這樣就從根本上抑制了不適宜弱酸環(huán)境的藍(lán)藻、綠藻等污染藻類的生長，促進(jìn)適宜弱酸環(huán)境的硅藻生長。硅藻在生長過程中既能夠凈化污水，又是魚蝦的餌料，有利于發(fā)展生態(tài)漁業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈。當(dāng)然，光這樣水質(zhì)還不夠好，應(yīng)該再加一道水轉(zhuǎn)換器裝置，加快污水過濾流速，在高水力負(fù)荷下過濾、吸附掉水中剩余的少量污染物。最終，水重新成為好水，而二氧化碳也被藻類和魚類“固化”了。
許靖華認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)特別適用于城市污水和廢氣的綜合治理。循環(huán)經(jīng)濟(jì)最重要的一點(diǎn)，就是要將廢物、廢氣循環(huán)利用。當(dāng)前被指定為全球氣候變化“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;的二氧化碳，完全可以用來處理污水，做生物燃料的“生產(chǎn)原料”。
二氧化碳與污水結(jié)盟好處多多。許靖華說:“假如這個(gè)技術(shù)可行，估計(jì)需要大量二氧化碳。如果專門購買二氧化碳來治理污水，目前瓶裝的二氧化碳大概50元錢一瓶，治理整個(gè)太湖就需要花許多錢去購買二氧化碳。世界每年燃燒化石能源排放的巨量二氧化碳給大氣環(huán)境帶來很大壓力，如果把這些二氧化碳搜集起來，養(yǎng)適合酸性環(huán)境生長的硅藻，用硅藻做生物燃料，就能變廢為寶，循環(huán)利用了。我建議，像建設(shè)廢水管道一樣，城市也應(yīng)該建設(shè)廢氣網(wǎng)道——這樣，廢氣與污水就容易結(jié)盟造福環(huán)境了。”
也許有人會(huì)問:為什么藻類能變成人類所需要的燃料？許靖華解釋說，因?yàn)樵孱惖闹饕煞质翘肌，還有氮、磷等，其中氫從水里來，碳從空氣中來，而氮和磷從廢水中來。“有些國家用大豆、玉米等農(nóng)作物制造生物燃料，一度導(dǎo)致世界糧食緊缺，糧價(jià)飛漲;有些地方用木本植物制造生物燃料，又會(huì)導(dǎo)致生物多樣性衰退。如果用藻類制造生物燃料，價(jià)錢比黃豆、玉米低得多，含油量高，品質(zhì)也很好;而且由于它是幾種廢棄物‘合成’的產(chǎn)品，產(chǎn)量可以源源不斷。”
現(xiàn)在，通過使用許靖華的污水處理技術(shù)，北京稻香湖景酒店每天處理污水400-500噸，北京翠湖濕地公園每天處理污水600-800噸，東莞示范工程每天處理污水1000噸。
許靖華還利用這一專利技術(shù)承擔(dān)了國家3項(xiàng)科研項(xiàng)目，即國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃專題課題“集成水路循環(huán)污水處理技術(shù)研究”、環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目“集成水路生態(tài)系統(tǒng)控制水體藻類污染示范工程”以及“飲用水中亞硝酸鹽污染與癌癥腫瘤的關(guān)系及其預(yù)防控制技術(shù)研究”。
用微藻“吃”二氧化碳廢氣生產(chǎn)生物柴油
用微藻“吃掉”二氧化碳廢氣生產(chǎn)生物柴油，這個(gè)極具前景的構(gòu)想正在步入現(xiàn)實(shí)。7月20日，北京新奧科技發(fā)展有限公司申報(bào)的微藻二氧化碳減排技術(shù)研發(fā)與示范課題剛剛在北京通過科技部組織的專家評(píng)審。該課題利用熱電廠、化工廠排出的二氧化碳等廢氣養(yǎng)殖含油微藻，提取微藻油脂，用以制備生物柴油，研究成果將在2010年上海世博會(huì)上進(jìn)行示范。
此前，美國能源部長朱棣文于7月17日訪問了新奧集團(tuán)，他對(duì)二氧化碳減排技術(shù)表現(xiàn)出濃厚的興趣，并參觀了微藻制備生物柴油技術(shù)的藻種培養(yǎng)室和基因工程實(shí)驗(yàn)室。
該示范項(xiàng)目將以煤電廠和化工廠等二氧化碳排放大戶為基地，實(shí)現(xiàn)二氧化碳就地吸收和資源化，用以生產(chǎn)生物能源。微藻快速熱解油的氫含量高于木材或農(nóng)作物秸稈，而氧含量較低，其熱值是木材或農(nóng)作物秸稈的1.5倍，且性質(zhì)穩(wěn)定。微藻熱解油中還含有多種通過常規(guī)石油化工合成路線不易合成的物質(zhì)，可從中提取高附加值的化工產(chǎn)品或具藥用價(jià)值的產(chǎn)品。該技術(shù)將為最終采用生物和工程技術(shù)生產(chǎn)可再生能源，同時(shí)解決環(huán)境污染問題提供科學(xué)依據(jù)。
據(jù)該項(xiàng)目高級(jí)顧問朱真啟介紹，藻類含有大量的生物油脂，也就是植物油，部分品種含油達(dá)70%，而且它們的光合作用效率高，生長迅速。一年能種三季的玉米非常罕見，但藻類只需10天、最多兩周就可完成一個(gè)生長周期。研究表明，每公頃土地上，玉米的年產(chǎn)油量只有120升，大豆稍高，為440升，而藻類可達(dá)1.5萬~8萬升，是玉米的數(shù)百倍。因此，如果能找到最適宜的品種，再加上培育得當(dāng)，藻類將是非常有潛力的生物柴油來源。
新奧集團(tuán)將從幾種不同的藻類中找到油脂合成能力與生長速度兼顧的一種，目前科研人員正在嘗試在不同的溫度及酸度條件下的各種藻類栽培技術(shù)。
目前制約生物柴油發(fā)展的難題，主要是原料昂貴、來源不穩(wěn)定。由于目前各國多以油料植物、糧食作物等為原料，成本高、生長周期長并受環(huán)境限制，使生物柴油的價(jià)格高于或接近傳統(tǒng)柴油。我國微藻資源豐富，既可大量培養(yǎng)而不占用耕地，也不會(huì)因收獲而破壞生態(tài)系統(tǒng)，因此，微藻制油具有非常好的發(fā)展前景。
用好二氧化碳開源減污一舉多得
能源危機(jī)和全球變暖是目前全世界可持續(xù)發(fā)展面臨的兩大問題。針對(duì)前者，科學(xué)家們正試圖通過開發(fā)風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等清潔能源技術(shù)，降低對(duì)傳統(tǒng)石化能源的依賴；而對(duì)于后者，相關(guān)的二氧化碳收集和埋藏技術(shù)也在發(fā)展中。北京新奧集團(tuán)正在研發(fā)的微藻制油新興技術(shù)既能“開源氣又能減排，可謂一箭雙雕。”
目前，生物柴油剛經(jīng)歷了一段從“廣受追捧”到“廣受質(zhì)疑”的波折。利用玉米、大豆等提煉乙醉和生物柴油的技術(shù)，雖解決了碳排放問題，卻造成“與糧爭地”的后果，“生物柴油加劇糧食危機(jī)”的論斷日益引起關(guān)注。因此，新的生物柴油來源成為全球的熱門課題，國內(nèi)科技界也在抓緊研發(fā)。目前來看，比玉米、大豆更有潛力的“生物油田”，可能不在土壤中，而在水里。
我國在能源微藻基礎(chǔ)研究方面有很強(qiáng)的力量，擁有一大批淡水和海水微藻種質(zhì)資源，在微藻大規(guī)模養(yǎng)殖方面已走在世界前列。另外，中科院大連化物所等在產(chǎn)氫微藻，中國海洋大學(xué)、清華大學(xué)等單位在產(chǎn)油微藻方面具有一定工作基礎(chǔ)。
在科研人員的積極探索下，目前國內(nèi)在海洋微藻制取生物柴油方面已取得成果：新奧研發(fā)的微藻制備生物柴油技術(shù)目前已經(jīng)取得中試成功，并處于世界領(lǐng)先地位；由上海市科委立項(xiàng)的微藻制油項(xiàng)目已取得小試階段性成果，并準(zhǔn)備將成果率先應(yīng)用于治理燃煤電廠廢氣；山東省培育出的富油微藻，最高含油比已經(jīng)達(dá)到68%，可在此基礎(chǔ)上制取生物柴油。
同時(shí)，關(guān)于微藻制油更宏大的項(xiàng)目也正在醞釀之中。不久前，中國科學(xué)院與中國石化聯(lián)合召開了微藻生物柴油成套技術(shù)項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)，近期要完成小試研究，2015年前后實(shí)現(xiàn)戶外中試裝置研發(fā)，遠(yuǎn)期將建設(shè)萬噸級(jí)工業(yè)示范裝置。屆時(shí)，海洋微藻的能源化利用將有望成為“后石油時(shí)代”破解能源危機(jī)的一把鑰。
在這之前，勝利油田等國內(nèi)外許多油田應(yīng)用二氧化碳驅(qū)油取得了重大突破，初步實(shí)現(xiàn)了規(guī)；瘧(yīng)用，成功地使其“上天為害”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;入地為寶”。與時(shí)同時(shí)，我們還欣喜地看到，利用二氧化碳治理水污染技術(shù)也取得了突破性進(jìn)展，可見，只要我們正確認(rèn)識(shí)，勇于探索實(shí)踐，就一定能趨利避害，開源減污一舉多得，為我所用。
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