沼气利用新途径污水处理厂产生的甲烷气体转化为生物塑料

作者： 2016年07月15日来源：浏览量：

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自20世纪以来，温室效应及全球变暖已成为影响气候变化、人类生存环境和经济发展的重大问题。在这些温室气体中，甲烷的温室效应为二氧化碳的20倍。农场、污水厂、填埋场等地为甲烷的主要排放地。通常，这些甲烷会被直

　　自20世纪以来，温室效应及全球变暖已成为影响气候变化、人类生存环境和经济发展的重大问题。在这些温室气体中，甲烷的温室效应为二氧化碳的 20倍。农场、污水厂、填埋场等地为甲烷的主要排放地。通常，这些甲烷会被直接排放进入大气或被燃烧。然而在自然界，植物和微生物却能利用温室气体合成有用物质，比如红树林利用二氧化碳、珊瑚礁利用甲烷。

　　受自然界的启发，美国的Newlight公司开发了一种碳合成专利技术，利用甲烷气体和空气合成“AirCarbon”塑料。该塑料大约由40%(质量百分数)的氧和60%(质量百分数)的碳、氢组成。该技术一举囊获2016年“美国总统绿色化学挑战奖”的“绿色化学品设计奖”和“气候变化奖”两项奖项。

　　以前，虽然科学家可以实现将碳元素做成塑料，但却无法降低生产价格。因为每公斤生物催化剂只能生产一公斤塑胶聚合物。这些催化剂在使用后会失去活性，产生二氧化碳而不是聚合物。这意味着需要大量的生物催化剂以满足生产目标，使得生产成本非常昂贵，要比石油提取制造的塑料贵三倍。Newlight公司花了十年的时间研究提高生产率的方法，研发出一种新型生物催化剂，转化效率是传统催化剂的9倍，使费用结构发生了根本的改变。在价格上，AriCarbon 已有明显的竞争优势，胜过那些商品级的石油基热塑性塑料，例如聚乙烯和聚丙烯等。

　　Newlight公司主要从农场、污水处理厂、填埋场和能源厂等地集中收集甲烷温室气体。甲烷气体被收集后送入塑料聚合系统，和空气混合。在Newlight新型生物催化剂的作用下，甲烷与空气进行反应，碳、氢、氧原子重新排列组成一个名为“AirCarbon”的长链热塑性材料。合成后，将AirCarbon从反应系统中取出加工成小颗粒，用于制作各种不同形状的塑料，包括从家具到书包、从手机壳到瓶盖等。

　　经过10年的不断试验和示范性工程，在2013年8月，AirCarbon的生产终于实现了工业生产规模。Newlight公司与财富500 强企业及其他市场领导者合作，将AirCarbon用于汽车配件、电子产品、建筑、服装和其他各行业。目前，AirCarbon已被用于戴尔和惠普的电脑包装、Virgin和Sprint的手机包装，甚至用于The Body Shop个人护理产品的瓶瓶罐罐。另外，Newlight还授权家具制造商宜家(Ikea)和其他公司生产数以百万吨的AirCarbon。

　　从产业层面来看，这项技术具有双重利好效应。一方面可以利用和减少温室气体，对于应对全球变暖大有裨益;而另一方面可以为利用市政污水处理厂所产生的甲烷等气体的应用提供了可能。刚刚在今年7月初，Newlight公司和荷兰Paques公司签下15年合约，合作将污水厂厌氧消化产生的甲烷气体转化为生物塑料。

　　温室气体转化为塑料的反应过程

　　捕获：从农场、垃圾填埋场、能源利用设施等场所收集甲烷气体送入Newlight反应器

　　分离：然后，含碳气体和空气混合，在Newlight新型催化剂的作用下，将氧从空气中分离出来，将碳和氢从甲烷中分离出来

　　聚合：最后，碳、氢、氧被重新组合成名为“AirCarbon”的长链热聚合物，该聚合物由40%的阳和60%的碳氢组成

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