髒污衛生紙可轉化成電力再利用,成本等同住宅光伏裝置

作者 | 發布日期 2017 年 09 月 20 日 16:18 | 分類 尖端科技 , 材料 , 材料、設備 follow us in feedly

擦過髒東西的廢棄衛生紙應該沒人想多看一眼,直接打包送給垃圾桶或馬桶,但總有科學家擅長物盡其用,竭盡所能將萬物分解重構再利用。現在,來自荷蘭阿姆斯特丹大學的化學家領全球之先,首度發表了將廢棄衛生紙轉化成電力的技術經濟分析,是一種可以媲美住宅太陽能發電成本的低碳再生能源。研究人員說,這種新型生成方法將能同時解決掩埋場和化石燃料依賴問題。



廢​棄衛生紙(Waste toilet paper,縮寫 WTP)通常不太被視為資產,事實上,多數人都不喜歡考慮它。然而,它其實是豐富的碳源,含有 70%~80% 的乾燥纖維素。

平均來說,每個歐洲公民每年可產生高達 10~14 公斤的廢棄衛生紙(美國人更多),這些原料積累在一些國家城市的污水過濾器中,比如荷蘭。荷蘭水利會稱,荷蘭人每年將 18 萬公噸的衛生紙沖進馬桶;而歐洲面紙協會估計,全歐洲每年用掉 500 萬公噸的衛生紙,荷蘭的廢水處理廠每篩出 1 噸廢棄衛生紙就要額外耗費 70 歐元。

為了解決污水中的廢棄衛生紙問題,荷蘭人可是動了各種腦筋,比如之前才有企業研發出專利,將有高品質纖維的廢棄衛生紙(荷蘭人上廁所講求舒適奢侈的衛生紙)提煉成蓬鬆纖維原料,轉手做為鋪路瀝青或建築原料出售。

所以現在,又有荷蘭科學家從廢棄衛生紙上得到研究真傳,讓我們在驚奇的同時似乎也不那麼意外。阿姆斯特丹大學分子科學研究所教授加迪‧羅恩伯格(Gadi Rothenberg)和鮑伯·范德祖瓦(Bob van de Zwaan),提出一種可將廢棄衛生紙轉換成電力的「兩步程序法」:第一步先將廢棄衛生紙氣化,從氣體中除去焦油和水分,留下甲烷、二氧化碳及一氧化碳,第二步再使用高溫固態氧化物燃料電池(SOFC)直接將這些高溫氣體(高達 900℃)轉化成電。

▲ 將廢棄衛生紙轉換成電力的「兩步程序法」。(source:論文內文

團隊是基於現實參數值進行研究,評估每 1 萬噸廢棄衛生紙轉換成電力的可行性,在與阿姆斯特丹廢物能源公司(afvalenergiebedrijf,AEB)合作後獲得了實驗計算數據:整體電效率為 57%,與天然氣聯合循環發電廠相似;單位發電成本(The levelized cost of electricity,LCOE)約為 20.3 美分/kWh,與目前的住宅太陽能電池板裝置大致相同。

雖然發電成本低,但這個系統的運行成本偏高,主要是因為裝設燃料電池讓人吃不消,尚未達到建立這些系統的成本效益。然而,隨著燃料電池市場的茁壯發展,以及熱力學轉換效率高,研究人員預期成本終究會下降。使用這項模型,他們認為,光是轉換荷蘭的首都阿姆斯特丹 1 年所產生的廢棄衛生紙(約 1 萬噸),就有可能為 6400 個家庭提供電力,並讓污水處理廠節省高達 40% 用於分離衛生紙和水的資源。

項目小組最後得出結論,將廢棄衛生紙轉化為電力的未來一定會存在。不過,荷蘭公司或市政當局尚無意願進一步投資發展,加迪‧羅恩伯格透露,團隊正在考慮將這項概念引到海外,「第一個 WTP 電廠很可能會在中國建成。」這項分析研究發表在《能源技術》雜誌上。

(首圖來源:pixabay)