樸添勤 邊婧文

為推動城市建設更加清潔環(huán)保，讓首都人民更加安康幸福，北京正在向建設中國特色世界城市方向邁進。由此帶來的科技創(chuàng)新呈現(xiàn)出“千帆競發(fā)，百舸爭流”的局面。如果你留意一下，你會發(fā)現(xiàn)你身邊也許就會有同學在進行科研創(chuàng)新。

殘湯剩菜化為汽車燃氣

2012年9月7日，記者來到北京化工大學科技園，在園區(qū)內一個豎立著兩個巨大罐子的門口，看到一個留著絡腮胡子的小伙子正在處理一大桶泔水。您別誤會，他可不是煉地溝油的黑作坊主，更不是準備用泔水喂豬的養(yǎng)殖者，而是北京化工大學的直博高材生，北京市高等學校環(huán)境污染控制與資源化工程研究中心朱保寧老師的得意門生王龍。那一大桶泔水，他們的術語叫餐廚垃圾，是他剛用電動三輪車從北京化工大學食堂拉來的。

博士生怎么干這個？沒錯，很多人有此疑問。這個博士生收泔水不假，但與那些黑作坊完全不同，他要用餐廚垃圾“變”出清潔燃氣。到底是怎么“變”的呢？推開北京化工大學科技園區(qū)餐廚垃圾制造燃氣項目示范基地的大門，且聽王龍娓娓道來。

“您可能看過網上的視頻‘原來屁是可以點燃的，我們的反應過程就跟屁的產生過程類似，屁之所以能夠點燃，因為它就是食物消化過程中產生的類似沼氣的多種氣體的混合，可以點燃的就是其中的甲烷，只是屁中甲烷的含量比較低。”一個貼切、有趣又通俗易懂的例子后，王龍開始一本正經地介紹這個由北京化工大學朱老師指導，他負責研究實踐的這個中試階段示范項目。

“這就是我們的設備，每天我要從食堂拉來大約130～150公斤的餐廚垃圾，這些垃圾就是產生燃氣的原料?！蓖觚堈f。

他要做的第一步是簡單地人工分選，去除微生物不可利用的無機物質，也就是泔水里面混雜的塑料瓶、筷子、陶瓷盤、鐵勺等， 然后將餐廚垃圾投入第一個設備——粉碎機進行破碎，破碎后的物料進入一個叫做調節(jié)池的嵌入地下的大圓筒充分攪拌，再用螺桿泵將其打入兩個巨大的酸相發(fā)酵罐。

指著兩個大罐子，王龍介紹：這套設備最開始只有一個發(fā)酵罐，但在實驗過程中，因為餐廚垃圾比較復雜，生物菌的種類繁多，他們發(fā)現(xiàn)通通放進一個罐子，發(fā)酵效果不理想，于是做了個特別有意義的改進，把單個發(fā)酵罐改成酸相發(fā)酵罐和甲烷相發(fā)酵罐兩個，分別針對不同生物菌的生產環(huán)境，大大地提高了產氣量。

沼氣制出來了，但它并不是高品質的能源。沼氣中可燃的有效成份甲烷只占50～65%之間，需要進一步提純處理。通過他們自主知識產權的壓力水洗或化學吸收技術，將甲烷的濃度提升值95%以上，并收集存儲于儲氣罐中。

朱老師介紹，這樣提純出來的高濃度的甲烷氣熱值極高，完全可以用于發(fā)電、戶用和車載燃氣，已經開始在城市居民小區(qū)中進行這方面的示范。也許不久的將來，我們就會坐上燃氣出租車，而那些氣就是來自于食堂里面的殘湯剩菜。

制氣過程中產生的沼渣沼液，也沒有作為廢物扔掉，他們將其作為固體肥，用于溫室中植物的種植。收獲后的植物被人們食用，剩余的垃圾和根莖都可以粉碎后再次作為厭氧消化的原料產生沼氣，這就實現(xiàn)了一個小的生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)。

另外，沼氣提純同時得到的高純度的二氧化碳氣體，也沒有浪費，而是作為氣肥讓植物更好地生長。其效果也是有論證的，項目組有同學分別在兩個溫室種西紅柿做對比試驗來研究氣肥的作用。他們發(fā)現(xiàn)，通二氧化碳的西紅柿無論從植物根莖的長勢，還是從結果率、果實數(shù)量和果實質量都比不通的好。

如果……世界上就沒有垃圾了

有人說，博士生做點什么實驗不好，為什么非跟惡臭的廚余垃圾較勁呢？聽到這樣的話，從本科就開始這方面學習的王龍，有一肚子話要說。

餐廚垃圾是城市生活垃圾的主要組成部分。中國城市每年產生餐廚垃圾不低于6000萬噸，其中，北京市每天產生約1200噸餐廚垃圾。

我們國家城市生活垃圾60%以上是填埋的，現(xiàn)在已經是埋無可埋了，造成了很多社會問題，尤其是害怕填埋場對周邊大氣水質的影響，周邊居民對填埋場選址的意見非常大；還有20%～30%是焚燒，在焚燒垃圾過程中，由于廚余垃圾的含水量高，若沒有完全燃燒則可能排放出有毒氣體二英，嚴重致癌，威脅環(huán)境和人們的身體健康。

“最心疼的是，本身這些垃圾可以是能源，還要用能源去燒它，造成雙重浪費。另一方面，填埋成本高昂，不僅占用越來越珍貴的土地資源，同時產生的滲瀝液也埋下了污染地下水的隱患。”王龍說，“所以廚余垃圾是實現(xiàn)生活垃圾減量化、資源化、無害化的重點內容，同時也是難點所在，我們就是要看看能否找到好的辦法。”

當年北京市高等學校環(huán)境污染控制與資源化工程研究中心主任李秀金教授從海外回國創(chuàng)業(yè)，把厭氧消化技術應用于秸稈和糞便制出沼氣供農村利用，在全國的示范工程如火如荼地展開，取得了不錯的成績。與此同時，他發(fā)現(xiàn)，還沒有把厭氧消化技術應用在城市生活垃圾這塊，特別是最難以處理的廚余垃圾，就比較早地開始研究試驗。從實驗室的瓶瓶罐罐的小試階段，一步步擴大規(guī)模。

“現(xiàn)在我很幸運，能夠做這部分的研究和中試階段的實驗，而且看到了技術基本成熟，達到可以推廣的程度。這個技術別說推廣到全中國，就是在北京推廣也是非常令人稱道的事情?！蓖觚堈f。

碩士階段，王龍是按照老師的指導來做事，隨著對這個項目和行業(yè)越來越了解，他覺得這必然會是個有很大發(fā)展的行業(yè)。因為人類已經走到資源如此緊張的程度，垃圾還去埋？還要用能源去燒？為什么不把垃圾轉化成可利用的資源？

“我們這個行業(yè)常說，垃圾是放錯地方的資源，我們是把這部分垃圾從處理廠拿出來放到可利用的地方。垃圾不用埋了，就不用占用土地，不造成污染，不燒，不浪費能源，還可以產生可利用的能源沼氣，這就是循環(huán)經濟?！闭f到這里，王龍?zhí)崞?，“昨天我去參加第七屆固體廢物管理與技術國際會議，三十幾個國家的專家參會，如果你參加那個會議，就會發(fā)現(xiàn)把專家們的所有研究方向加起來，這個世界上就沒有垃圾了。我越來越覺得垃圾就這樣丟掉非?？上??！?/p>

“大學食堂一頓中飯的餐廚垃圾基本不用倒了”

那么，如果把這套工藝和設備推廣，達到工程規(guī)模的話，投入和產出的衡量，會是怎樣的呢？

目前，項目處于中試階段，每天消化約150公斤的餐廚垃圾，能產出15～20立方的沼氣，

如果工程規(guī)模的話，每天處理餐廚垃圾至少達到3噸，每噸可產生沼氣200立方米，其中生物燃氣110立方米、二氧化碳90立方米，另有固體有機肥1.5噸，價值大概1500元。去掉運送餐廚垃圾的人工、這套設備的水電、設備的維修折舊等費用180元/天，每天的效益約1300元。

綜合核算下來，目前使用餐廚垃圾產生燃氣的價格，比天然氣高不少，但相比日漸枯竭和高價的石油資源，生物燃料作為車用燃氣有很大的價格優(yōu)勢。

但如果不加以回收利用，以前面提到填埋等方式處理對環(huán)境的污染是無法估量的。此外，實際生活中，這些餐廚垃圾的去向也很令人擔憂，“其實學校還好一點，直接交給市政環(huán)衛(wèi)處理。但社會上一些用餐場所的餐廚垃圾，多數(shù)是把餐廚垃圾賣給一些不法分子喂豬、煉地溝油，對居民的生活和身體都會造成巨大的危害?！蓖觚堈f。

即使是現(xiàn)在做的規(guī)模，王龍也覺得非常有意義。“其實都不用說推廣，就每天300斤垃圾的處理貢獻都挺大的，如果高負荷運轉起來，我們化工大學食堂一頓中飯的餐廚垃圾基本不用倒了。如果兩條線都做起來就翻倍，基本可以處理全天的垃圾?！?/p>

花絮

有味道的項目組

從小試到中試再到工程階段的不斷探索研究，研究中心成果不斷，在育人方面也是碩果累累，培養(yǎng)了好多碩士和博士。王龍從研二起就在這個項目上，雖然他也常覺得發(fā)酵的酸臭味兒難以忍受，但他認為“味道也是這個項目組的最大特色。做這個東西不產生味道也不正?！?，接著笑著說起那些關于味道的趣事兒。

最有意思的是，味道還是判斷實驗進程的標準。項目組里面有個“嗅覺帝”，他做實驗特別認真也很有經驗了，據(jù)說他靠聞，就能知道反應進程，判斷PH值上下差不了0.3。有一回大家在辦公室里面寫文章，他突然匆匆忙忙過來，形色緊張，大伙兒問他出什么事兒了？他說：“壞了，我進實驗室發(fā)現(xiàn)里面不臭！”大家做驚愕狀，“怎么？你們還不懂嗎，不臭就說明沒長好唄（微生物）， 是不是出什么問題了??？”大家開始驚呆了，后來反應過來都跑到實驗室看，結果發(fā)現(xiàn)，真的出事兒了——停電了，加熱沒上來微生物沒有保持旺盛的生長狀態(tài)，進入休眠狀態(tài)，所以就沒味兒?！斑€真就被他給聞出來了。”王龍笑道。