超级微波炉能否化解垃圾围城

    垃圾处理是城市管理中的一个大难题。据统计，全国600多座城市已堆放或填埋各类垃圾80亿吨，约有1/3的城市被垃圾包围。随着我国经济高速发展和城市化进程，这个数据还以平均每年8％～10％的速度递增。我们能否找到吞垃圾、吐能源的方法来破解“垃圾围城”之困？近日，一种利用微波技术将生活垃圾分解为油、气和活性炭等产物的新型装置已经出现，未来或许能用这种技术实现垃圾处理与资源再生。

A.垃圾可分解成油和气

    人们每年产生的各类生活、工业、建筑垃圾有数亿吨，这些被我们扔掉的塑料制品、废旧衣物、餐厨垃圾、园林垃圾、医疗垃圾等有机固体废弃物，除了被当作废品焚烧成焦煳状之外，其实还有更大的用处。

    科学研究发现，垃圾中蕴藏着丰富的能源资源，垃圾物质可以发电、堆肥甚至炼油。美国更将垃圾称为第二矿产，处理垃圾的行业也被视作朝阳产业。在我国，有研究人员测算，每年产生的垃圾可利用价值高达250亿元。对于饱受能源短缺、油价上涨等问题困扰的中国来说，这些无处安放的垃圾其实是一个巨大的宝库。

    2011年，加拿大曾将微波辐照裂解技术用于废旧轮胎回收处理，它的微波裂解废轮胎处理设施，在分子水平上进行，不融化轮胎，而是降解断裂分子键，几乎实现报废轮胎资源100%回收再利用，年回收90万升燃油。

    尽管微波辐照裂解技术应用于垃圾处理在国外还没有先例，但这给垃圾处理指出了一个方向。

    目前，我国利用微波技术分解垃圾的研究已经取得了一些进展。这种技术首先将原始垃圾进行分选，处理为适合用微波裂解的垃圾原料。垃圾在微波的还原性作用下裂解为气、液、固三种产物，其后可利用化学化工技术将分拣后的垃圾微波裂解产物加工为产品，气体产物经过处理后，可以直接进行燃气发电。液体产物经油水分离器被分离，分离出来的水经废水处理得到净化。油则进入蒸馏塔，分离出不同沸点的燃料油。固体产物可制备活性炭，从其中分离出的硅钙物，还可作为建材原料外卖，或加工为硅钙板及含碳装饰材料。

B.实现垃圾无害处理

    传统垃圾处理有三种方法：焚烧法、填埋法和堆肥法。但在垃圾处理过程中，人们发现虽然这些方法能部分解决垃圾处理难题，但都存在污染环境、资源利用率不高的问题。

    作为国家环保产业重点推荐项目，中国航天科工集团公司二院23所已经研制出了利用微波技术裂解垃圾的装置。这个大功率微波辐照裂解垃圾设备像一个超大号“微波炉”，它将垃圾进行微波加热、分解，不但可将垃圾无害化处理，还可以分层次对垃圾进行能源综合利用，实现多用途的变废为宝。这也是目前国内首个能够将垃圾处理和资源再生同步完成的先进技术，已在北京市的研发生产基地试验运行。

    “以前焚烧垃圾时黑烟袅袅的景象将不存在，裂解设备在炉内对垃圾进行无害化处理。因为在炉子里面没有氧气的条件下进行，不会像焚烧垃圾那样，产生有毒气体。处理过程在还原性条件下进行，不产生氮氧化物、硫氧化物、二英、高价的重金属氧化物等有毒有害物，其中还有部分碳被固定下来，生产出活性炭，大大降低了CO2的排放，符合目前大力提倡的低碳经济的要求，处理后的废水达到国家排放标准，并能循环利用。”中国航天科工集团二院23所研究员魏世东说。

C.每天将可生产约3000立方米天然气

    进行微波裂解垃圾的关键部件是微波裂解腔，也就是超级微波炉的“大肚子”。作为垃圾物料在微波辐照下进行高温裂解的反应容器，裂解腔的性能优劣直接决定了垃圾裂解的效率和产物质量。微波裂解腔的研制需要解决微波隔离、微波分布、物料分布、物料流动与控制、连续进出料、结焦处理和还原条件下的连续裂解等问题，是一个典型的多学科融合的综合技术产物。

    此次用于处理垃圾的微波裂解腔有效容积超过1000升，是目前已知的国内最大裂解反应腔。经过测算，一台20KW功率的微波垃圾裂解设备处理1吨垃圾可以产生37.5立方米的天然气，37升—62升燃料油和一定量的活性炭。150KW的“超级微波炉”每天可以处理80吨原始垃圾，预计可日产出2964升—4964升的燃料油，以及约3000立方米的天然气，这相当于近600个天然气罐的使用量。

    据统计，北京市2014年全市生活垃圾产量为733万吨，日均2万吨。如果都进行微波裂解处理，全北京垃圾处理生产再利用将产生2749万立方米天然气和2716万升-4526万升液体燃料，不仅能够解决目前垃圾围城的窘境，更能真正实现变废为宝，实现环境和资源的可持续发展。

    目前这种装置正在试验与演示验证阶段，计划日处理20吨原始垃圾。试验成熟后，装置将达到日处理近100吨原始垃圾的能力。多套装置并线运行后，可大大增加垃圾处理厂处理能力和运行效率。微波辐照裂解垃圾设备后续还可通过系列化开发，形成一系列不同处理能力的微波辐照裂解垃圾装置，满足城乡各种垃圾处理的需求。

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德国：避免产生垃圾已成公众习惯

    在德国，酸奶包装上会有“请撕开”标识，这并非抽奖活动，而是提示人们将塑料杯以及外面的一圈纸质包装分离，以便更好地将塑料垃圾和纸质垃圾分类。

    垃圾分类已成为德国人生活的一部分，民众大多会自觉将垃圾按照纸质垃圾、生物可降解垃圾、玻璃垃圾、电子垃圾、生活垃圾等分类并投入到相应垃圾箱中。家庭、学校以及社会的教育让孩子觉得垃圾分类是件自然的事。

    垃圾分类回收不仅节约资源，保护环境，还促使新商业模式的产生，垃圾管理公司就是一例。例如，某小区的垃圾处理费为每年1000欧元，小区管理者可以委托垃圾管理公司想办法减少这笔费用。于是，垃圾管理公司人员会经常给小区的一些分错类的垃圾重新分类，并定期提供垃圾分类咨询活动，向小区居民普及垃圾回收知识，帮助人们更为准确地给垃圾分类。最终，小区整体支付的垃圾处理费可能降至400欧元，资源也得到更好的回收再利用。

    垃圾分类固然重要，避免产生垃圾才是根本。为此，德国政府2013年发起“避免垃圾产生项目”，以完善法律法规、加强科技研发、注重宣传教育等为手段，减少垃圾，保护环境。

    针对普通消费者的具体措施包括鼓励拼车出行，提醒他们不购买过度包装的产品，少使用一次性包装，不浪费粮食等。

    实际上，避免垃圾产生和垃圾回收再利用仅是节约利用有限资源的一部分。为应对全球原材料价格上涨以及原材料使用可能带来的环境问题，德国政府于2012年出台“德国资源效率项目”，以期提高资源使用效率，减少原材料使用，在节约资源、保护环境的同时，强化德国经济竞争力。

    “德国资源效率项目”文件中提出，德国已在减少原材料消耗的同时保持经济增长，2000年至2010年，德国经济增长显著，对原材料需求却减少11.1％。

    不过，这对德国来说还远远不够。德国政府曾在《国家可持续发展战略》中提出，与1994年相比，德国2020年的原材料利用率将翻番。而“德国资源效率项目”正是德国为实现这一雄心勃勃目标迈出的具体一步。

    (作者单位：中国航天科工集团二院23所)（据新华社）