残汤剩菜变为宝贵资源

朴添勤 边婧文

为推动城市建设更加清洁环保，让首都人民更加安康幸福，北京正在向建设中国特色世界城市方向迈进。由此带来的科技创新呈现出“千帆竞发，百舸争流”的局面。如果你留意一下，你会发现你身边也许就会有同学在进行科研创新。

残汤剩菜化为汽车燃气

2012年9月7日，记者来到北京化工大学科技园，在园区内一个竖立着两个巨大罐子的门口，看到一个留着络腮胡子的小伙子正在处理一大桶泔水。您别误会，他可不是炼地沟油的黑作坊主，更不是准备用泔水喂猪的养殖者，而是北京化工大学的直博高材生，北京市高等学校环境污染控制与资源化工程研究中心朱保宁老师的得意门生王龙。那一大桶泔水，他们的术语叫餐厨垃圾，是他刚用电动三轮车从北京化工大学食堂拉来的。

博士生怎么干这个？没错，很多人有此疑问。这个博士生收泔水不假，但与那些黑作坊完全不同，他要用餐厨垃圾“变”出清洁燃气。到底是怎么“变”的呢？推开北京化工大学科技园区餐厨垃圾制造燃气项目示范基地的大门，且听王龙娓娓道来。

“您可能看过网上的视频‘原来屁是可以点燃的，我们的反应过程就跟屁的产生过程类似，屁之所以能够点燃，因为它就是食物消化过程中产生的类似沼气的多种气体的混合，可以点燃的就是其中的甲烷，只是屁中甲烷的含量比较低。”一个贴切、有趣又通俗易懂的例子后，王龙开始一本正经地介绍这个由北京化工大学朱老师指导，他负责研究实践的这个中试阶段示范项目。

“这就是我们的设备，每天我要从食堂拉来大约130～150公斤的餐厨垃圾，这些垃圾就是产生燃气的原料。”王龙说。

他要做的第一步是简单地人工分选，去除微生物不可利用的无机物质，也就是泔水里面混杂的塑料瓶、筷子、陶瓷盘、铁勺等， 然后将餐厨垃圾投入第一个设备——粉碎机进行破碎，破碎后的物料进入一个叫做调节池的嵌入地下的大圆筒充分搅拌，再用螺杆泵将其打入两个巨大的酸相发酵罐。

指着两个大罐子，王龙介绍：这套设备最开始只有一个发酵罐，但在实验过程中，因为餐厨垃圾比较复杂，生物菌的种类繁多，他们发现通通放进一个罐子，发酵效果不理想，于是做了个特别有意义的改进，把单个发酵罐改成酸相发酵罐和甲烷相发酵罐两个，分别针对不同生物菌的生产环境，大大地提高了产气量。

沼气制出来了，但它并不是高品质的能源。沼气中可燃的有效成份甲烷只占50～65%之间，需要进一步提纯处理。通过他们自主知识产权的压力水洗或化学吸收技术，将甲烷的浓度提升值95%以上，并收集存储于储气罐中。

朱老师介绍，这样提纯出来的高浓度的甲烷气热值极高，完全可以用于发电、户用和车载燃气，已经开始在城市居民小区中进行这方面的示范。也许不久的将来，我们就会坐上燃气出租车，而那些气就是来自于食堂里面的残汤剩菜。

制气过程中产生的沼渣沼液，也没有作为废物扔掉，他们将其作为固体肥，用于温室中植物的种植。收获后的植物被人们食用，剩余的垃圾和根茎都可以粉碎后再次作为厌氧消化的原料产生沼气，这就实现了一个小的生态系统循环。

另外，沼气提纯同时得到的高纯度的二氧化碳气体，也没有浪费，而是作为气肥让植物更好地生长。其效果也是有论证的，项目组有同学分别在两个温室种西红柿做对比试验来研究气肥的作用。他们发现，通二氧化碳的西红柿无论从植物根茎的长势，还是从结果率、果实数量和果实质量都比不通的好。

如果……世界上就没有垃圾了

有人说，博士生做点什么实验不好，为什么非跟恶臭的厨余垃圾较劲呢？听到这样的话，从本科就开始这方面学习的王龙，有一肚子话要说。

餐厨垃圾是城市生活垃圾的主要组成部分。中国城市每年产生餐厨垃圾不低于6000万吨，其中，北京市每天产生约1200吨餐厨垃圾。

我们国家城市生活垃圾60%以上是填埋的，现在已经是埋无可埋了，造成了很多社会问题，尤其是害怕填埋场对周边大气水质的影响，周边居民对填埋场选址的意见非常大；还有20%～30%是焚烧，在焚烧垃圾过程中，由于厨余垃圾的含水量高，若没有完全燃烧则可能排放出有毒气体二英，严重致癌，威胁环境和人们的身体健康。

“最心疼的是，本身这些垃圾可以是能源，还要用能源去烧它，造成双重浪费。另一方面，填埋成本高昂，不仅占用越来越珍贵的土地资源，同时产生的渗沥液也埋下了污染地下水的隐患。”王龙说，“所以厨余垃圾是实现生活垃圾减量化、资源化、无害化的重点内容，同时也是难点所在，我们就是要看看能否找到好的办法。”

当年北京市高等学校环境污染控制与资源化工程研究中心主任李秀金教授从海外回国创业，把厌氧消化技术应用于秸秆和粪便制出沼气供农村利用，在全国的示范工程如火如荼地展开，取得了不错的成绩。与此同时，他发现，还没有把厌氧消化技术应用在城市生活垃圾这块，特别是最难以处理的厨余垃圾，就比较早地开始研究试验。从实验室的瓶瓶罐罐的小试阶段，一步步扩大规模。

“现在我很幸运，能够做这部分的研究和中试阶段的实验，而且看到了技术基本成熟，达到可以推广的程度。这个技术别说推广到全中国，就是在北京推广也是非常令人称道的事情。”王龙说。

硕士阶段，王龙是按照老师的指导来做事，随着对这个项目和行业越来越了解，他觉得这必然会是个有很大发展的行业。因为人类已经走到资源如此紧张的程度，垃圾还去埋？还要用能源去烧？为什么不把垃圾转化成可利用的资源？

“我们这个行业常说，垃圾是放错地方的资源，我们是把这部分垃圾从处理厂拿出来放到可利用的地方。垃圾不用埋了，就不用占用土地，不造成污染，不烧，不浪费能源，还可以产生可利用的能源沼气，这就是循环经济。”说到这里，王龙提起，“昨天我去参加第七届固体废物管理与技术国际会议，三十几个国家的专家参会，如果你参加那个会议，就会发现把专家们的所有研究方向加起来，这个世界上就没有垃圾了。我越来越觉得垃圾就这样丢掉非常可惜。”

“大学食堂一顿中饭的餐厨垃圾基本不用倒了”

那么，如果把这套工艺和设备推广，达到工程规模的话，投入和产出的衡量，会是怎样的呢？

目前，项目处于中试阶段，每天消化约150公斤的餐厨垃圾，能产出15～20立方的沼气，

如果工程规模的话，每天处理餐厨垃圾至少达到3吨，每吨可产生沼气200立方米，其中生物燃气110立方米、二氧化碳90立方米，另有固体有机肥1.5吨，价值大概1500元。去掉运送餐厨垃圾的人工、这套设备的水电、设备的维修折旧等费用180元/天，每天的效益约1300元。

综合核算下来，目前使用餐厨垃圾产生燃气的价格，比天然气高不少，但相比日渐枯竭和高价的石油资源，生物燃料作为车用燃气有很大的价格优势。

但如果不加以回收利用，以前面提到填埋等方式处理对环境的污染是无法估量的。此外，实际生活中，这些餐厨垃圾的去向也很令人担忧，“其实学校还好一点，直接交给市政环卫处理。但社会上一些用餐场所的餐厨垃圾，多数是把餐厨垃圾卖给一些不法分子喂猪、炼地沟油，对居民的生活和身体都会造成巨大的危害。”王龙说。

即使是现在做的规模，王龙也觉得非常有意义。“其实都不用说推广，就每天300斤垃圾的处理贡献都挺大的，如果高负荷运转起来，我们化工大学食堂一顿中饭的餐厨垃圾基本不用倒了。如果两条线都做起来就翻倍，基本可以处理全天的垃圾。”

花絮

有味道的项目组

从小试到中试再到工程阶段的不断探索研究，研究中心成果不断，在育人方面也是硕果累累，培养了好多硕士和博士。王龙从研二起就在这个项目上，虽然他也常觉得发酵的酸臭味儿难以忍受，但他认为“味道也是这个项目组的最大特色。做这个东西不产生味道也不正常”，接着笑着说起那些关于味道的趣事儿。

最有意思的是，味道还是判断实验进程的标准。项目组里面有个“嗅觉帝”，他做实验特别认真也很有经验了，据说他靠闻，就能知道反应进程，判断PH值上下差不了0.3。有一回大家在办公室里面写文章，他突然匆匆忙忙过来，形色紧张，大伙儿问他出什么事儿了？他说：“坏了，我进实验室发现里面不臭！”大家做惊愕状，“怎么？你们还不懂吗，不臭就说明没长好呗（微生物）， 是不是出什么问题了啊？”大家开始惊呆了，后来反应过来都跑到实验室看，结果发现，真的出事儿了——停电了，加热没上来微生物没有保持旺盛的生长状态，进入休眠状态，所以就没味儿。“还真就被他给闻出来了。”王龙笑道。