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近日，英国政府公布了最新的政府补贴项目：提供500万英镑的初始资金，支持高校、科研机构和初创企业开展新技术研发，开发可回收生物质制氢和垃圾制氢。与此同时，日本汽车制造商丰田和工业气体制造商岩谷彻和工程设计公司JGC也宣布，将合作研究塑料垃圾制氢技术，促进可持续氢经济发展。
许多国家首次探索垃圾制氢
据悉，英国政府在其官网公布了上述垃圾制氢政府补贴项目。英国政府表示，利用生物废料、垃圾等原料制氢，配合二氧化碳捕捉和密封设备，从大气中吸收二氧化碳，可以最大限度地减少整个过程中的二氧化碳排放。该技术的应用不仅可以有效降低大气中的二氧化碳浓度，还可以为交通和重工业等脱碳困难领域提供减碳支持，帮助英国实现气候目标。
早在2020年，创业科技公司Waste2tricity就开始在英格兰西北部尝试垃圾制氢。公司投资数百万英镑建设商业制氢厂，将不可回收的塑料垃圾加热到850℃以上，获得甲烷、二氧化碳、氢气等气体。
事实上，不仅在英国，在过去的几年里，中国、美国、日本、德国等国都开始尝试商业化的垃圾制氢项目。上述由日本丰田、岩谷彻等公司合作投资的垃圾制氢项目计划使用居民和工业塑料垃圾，并于2025年建成清洁制氢厂。此外，法国巴黎还规划了一家垃圾制氢厂，计划氢气产能为500kg/天，预计将于2022年底正式投产。
中国企业也成为垃圾制氢领域的“先锋”。2021年9月，东方电气集团东方锅炉股份有限公司与重庆市潼南区人民政府签署了垃圾发电耦合制氢及氢能示范项目合作意向书，将环保与氢能相结合，预计建成后将成为中国首个商业垃圾制氢示范项目。
促进垃圾资源化利用
据了解，成本优势是垃圾制氢流行的主要因素。此前，根据美国初创科技公司Ways2H的计算，使用塑料垃圾、有害医疗垃圾等城市固体废物制氢的成本低于直接使用可再生能源电解水制氢，市政部门对垃圾处理公司的资金支持也有效降低了企业成本。
Ways2H CEO Jean-Louis Kindler表示：“与可再生能源电解水制氢相比，以垃圾为原料制氢节省了大量的土地资源和硅材料，不会因为大量的生产风机和太阳能板而带来更多的垃圾，这将有助于促进经济可持续发展。”
不仅如此，Jean-Louis Kindler还表示，垃圾制氢的成本很大程度上是由原材料的类型决定的。目前一般可行的垃圾制氢成本约为5美元/公斤，预计未来五年将减半。根据这一计算，垃圾制氢成本低于欧洲氢能协会计算的风电制氢或光伏制氢成本，一般高于6美元/公斤。
此外，有人认为，垃圾制氢还可以有效缓解资源短缺带来的制氢瓶颈。日本企业积极进入垃圾制氢领域是为了实现国家脱碳目标。日本是一个缺乏化石燃料资源的岛国，陆地面积相对稀缺，难以实现大规模可再生能源装机。如果按照日本政府的规划建立氢能经济，降低对进口氢气的依赖，垃圾制氢将成为可行的选择。
减碳仍然是个难题
垃圾制氢虽然优势突出，但不可忽视的是，一旦高温热解，无论是农林废弃的生物质原料、城市固体废物还是废水，都可能产生大量二氧化碳。这也意味着为了使垃圾制氢真正环保低碳，合理的气体处理净化工艺和二氧化碳捕获密封设备是不可或缺的。
据了解，目前世界各国产生的垃圾很大一部分会进入垃圾填埋场或直接焚烧，垃圾焚烧过程中很可能会产生对人体有毒有害的气体。根据目前常见的高温热解制氢方法，垃圾制氢项目也可能受到环境威胁。
因此，二氧化碳捕捉和封存设备的应用已经成为垃圾制氢项目的关键环节。2021年12月，美国初创公司Mote宣布，将于2024年前建成一家装有碳捕捉和封存装置的木制废料制氢厂。该公司表示，木制废料在缺氧环境中加热到815℃以上，可以有效转化为气体。经过反应、分离和净化，可以收集到可使用的氢气，剩余的残渣可以作为肥料。同时，公司还表示，木制废料在生长过程中可以吸收大量的二氧化碳，二氧化碳捕捉和封存装置也将从大气中吸收二氧化碳。从整个生命周期来看，制氢厂甚至有望成为世界上第一家“负碳”绿氢厂。
值得一提的是，一些企业正在研究利用有机废物的厌氧消化和无氧发酵制氢。与高温热解相比，该工艺的二氧化碳排放预计将远低于高温热解工艺，使垃圾制氢工艺更加“气候友好”。
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