丹麥研究人員已證實垃圾焚燒爐排放中的大部分二氧化碳 (CO2) 都(dou)可(ke)以(yi)被(bei)分(fen)離(li)，通(tong)過(guo)演(yan)示(shi)該(gai)工(gong)藝(yi)的(de)可(ke)行(xing)性(xing)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)相(xiang)信(xin)他(ta)們(men)已(yi)經(jing)開(kai)發(fa)出(chu)了(le)應(ying)對(dui)氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)。一(yi)處(chu)試(shi)驗(yan)設(she)施(shi)已(yi)經(jing)在(zai)哥(ge)本(ben)哈(ha)根(gen)運(yun)行(xing)了(le)幾(ji)個(ge)月(yue)，該(gai)設(she)施(shi)采(cai)用(yong)了(le)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)氣(qi)體(ti)監(jian)測(ce)技(ji)術(shu)來(lai)優(you)化(hua)效(xiao)率(lv)。
圖片來源：Hufton&Crow/ARC
我們的工作重點是降低碳捕獲的成本，使其在經濟上可行。
- Jens Jørsboe，DTU
如果全球領導人要兌現實現淨零排放的承諾，他們要達成的其中一項主要目標就是開發和利用脫碳技術，如碳捕獲和封存 (CCS) 以及碳捕獲、利用和存儲 (CCUS)。因此，丹麥技術大學 (DTU) 的研究人員正在與哥本哈根的一家垃圾焚燒廠合作，以研發一種能夠從其排放物中捕獲二氧化碳 (CO2) 的工藝。該項目正利用維薩拉氣體分析儀來測量碳捕獲率，從而驗證 CCUS 的可行性。
研究人員們建立了一個試驗設施來分離 Amager Bakke 垃圾焚燒發電廠焚燒爐排放物中的 CO2，該發電廠是北歐熱電聯產 (CHP) 工廠之一，每年能處理 56 萬噸垃圾。這家 CHP 工廠由總部位於哥本哈根的垃圾管理公司 ARC (Amager Ressourcecenter) 開發建設，該公司由哥本哈根地區的五個市政當局共同擁有。Amager Bakke 工廠有許多創新舉措，CopenHill 戶外活動中心的屋頂人工滑雪場就是其中之一。
建設試驗設施是為了從廢水處理、沼氣生產、厭氧發酵和垃圾焚燒等過程的排放物中捕獲 CO2。與此同時，研究人員也在研究捕獲並利用 CO2 的方法。這套碳捕獲試驗設施先在一家廢水處理廠運行了一段時間，隨後安裝在了 Amager Bakke。“這項技術本身並不新鮮，”DTU 的研究人員 Jens Jørsboe 解釋道，“然而，我們的工作重點是降低碳捕獲的成本，使其在經濟上可行。”
Amager Bakke 焚燒爐產生的廢氣經由電除塵器 (ESP) 去除顆粒物，通過選擇性催化還原 (SCR) 去除氮氧化合物，並使用洗滌塔去除硫氧化物。經過這些流程，高濃度的 CO2 將留存在煙氣中，碳捕獲試驗設施的主要目的則是調查碳捕獲的可行性。為了實現這一點，氣體向上通過裝有珠子和單乙醇胺 (MEA) 溶劑的柱體，該溶劑能將 CO2 從氣體中去除。然後將溶劑通入解吸塔，分離出幾乎純淨的 CO2，並重新生成可重複使用的 MEA。由於這隻是一項研究項目，因此產生的 CO2 目前仍然排放到空氣中，但在商業情形中，有許多不同的工業應用可以對 CO2 加以利用。例如，在高溫高壓的環境中，CO2 在鎳催化劑的作用下可以與氫氣在 Sabatier 工藝中反應產生甲烷（一種氣體燃料）和水。如果氫氣是使用太陽能、沼氣或風能等可再生能源通過電解的方式產生的，這將會是一種綠色的燃料製造方法。
CO2 還廣泛用於其他行業，包括食品和飲料、製冷、醫療、園藝、消防、焊接等。因此，如果 CO2 能夠以商業化品質和規模生產，將會迎來廣闊的潛在市場。
監測碳捕獲效率
隻有能夠在碳捕獲過程前後連續監測 CO2 濃度，才能實現碳捕獲工藝的優化。幸運的是，在上文提到的試驗設施建立之前，芬蘭的維薩拉研發出了在線 CO2、濕度和甲烷監測儀。
fenshaoluchanshengdefeiqikenengjuyoufushixingbingkenenghuidaozhibaozha，yinciyuanweizaixianceliangzaiguoqushijiqikunnande。jinxienian，jiejuefanganshizaigongyiguochengzhiwaitiquyangbenjinxingfenxi，danzhezhongfangfawufamanzugongyikongzhiheyouhuadexuqiu，bingqiecunzaixuduoguyouquexian，liruxuyaoquchuyangbenguanxianzhongdeshiqiyijixuyaopinfanjinxingzhongxinxiaozhun。
維薩拉開發的多氣體探頭 MGP261 解決了上述監測難題，特別是當它的姊妹產品 MGP262 問世後。MGP262 適用於測量高濃度的 CO2，因此適合在試驗設施解吸塔工序之後連續在線監測幾乎純淨的 CO2。
該試驗設施總共采用了三種維薩拉探頭，MGP261 用於監測進入焚燒爐的廢氣，MGP262 用於測量提取的 CO2 的純度。第三個探頭是維薩拉 CARBOCAP® CO2 探頭 GMP251，用於檢查試驗設施廢氣中的（碳捕獲後）CO2 濃度。
可靠的監測技術
我wo們men對dui多duo氣qi體ti探tan頭tou的de準zhun確que性xing和he可ke靠kao性xing感gan到dao非fei常chang滿man意yi，更geng值zhi得de一yi提ti的de是shi，借jie助zhu探tan頭tou，我wo們men能neng夠gou對dui垃la圾ji焚fen燒shao產chan生sheng的de煙yan氣qi有you更geng多duo管guan理li方fang麵mian的de了le解jie。
- Jens Jørsboe，DTU
三個監測探頭都采用了利用電調諧法布裏-珀羅幹涉儀 (FPI) 濾波器的 CARBOCAP® 技術。除了測量目標參數之外，該微機電 FPI 濾波器還能夠以不會發生吸收的波長執行參考測量。在執行參考測量時，對 FPI 濾lv波bo器qi進jin行xing電dian動dong調tiao節jie，以yi便bian將jiang帶dai通tong波bo段duan從cong吸xi收shou波bo長chang切qie換huan到dao非fei吸xi收shou波bo長chang。該gai參can考kao測ce量liang可ke補bu償chang光guang源yuan強qiang度du中zhong可ke能neng的de變bian化hua以yi及ji光guang路lu中zhong的de汙wu染ran，這zhe意yi味wei著zhe傳chuan感gan器qi即ji使shi長chang時shi間jian工gong作zuo也ye高gao度du可ke靠kao。
在 MGP261 和 MGP262 內，濕度和 CO2 用(yong)相(xiang)同(tong)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)測(ce)量(liang)，並(bing)且(qie)使(shi)用(yong)第(di)二(er)個(ge)光(guang)通(tong)道(dao)測(ce)量(liang)甲(jia)烷(wan)。這(zhe)在(zai)許(xu)多(duo)方(fang)麵(mian)實(shi)現(xian)了(le)實(shi)驗(yan)室(shi)光(guang)譜(pu)儀(yi)分(fen)析(xi)能(neng)力(li)與(yu)工(gong)業(ye)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)儀(yi)器(qi)簡(jian)單(dan)堅(jian)固(gu)設(she)計(ji)的(de)融(rong)合(he)。
在評論監測設備的性能時，Jens Jørsboe 說：“我wo們men對dui多duo氣qi體ti探tan頭tou的de準zhun確que性xing和he可ke靠kao性xing感gan到dao非fei常chang滿man意yi，更geng值zhi得de一yi提ti的de是shi，借jie助zhu探tan頭tou，我wo們men能neng夠gou對dui垃la圾ji焚fen燒shao產chan生sheng的de煙yan氣qi有you更geng多duo管guan理li方fang麵mian的de了le解jie。人們對化石燃料燃燒的排放了解很多，但關於垃圾焚燒排放的信息卻知之甚少。
weisalatantousuocaiyongdejishuyeyouzhuyujiangdiyunyingchengben，yinweitantounenggouyouxiaodijinxingziwoxiaozhun，qiweixiuyaoqiuyeyincijiangdi，bingqiebimianletingjidefasheng。”
哥本哈根及全球的碳捕獲情況
得益於連續原位在線測量，研究人員在評估了 12 種不同的試驗設施配置後，已經能夠優化碳捕獲性能。證明了碳捕獲過程的可行性後，下一步是評估碳封存和利用的相對優勢。Jens Jørsboe 說：“目前，因為 CO2 需要進一步提純，費用高昂，故利用 CO2 會是一個更加昂貴的選項，所以 Amager Bakke 工廠的所有者計劃申請 15 億丹麥克朗（2.3 億美元）用於建造一個每年能夠捕獲 50 萬噸 CO2 的 CCS 設施，前提是丹麥政府能夠提供合適的監管框架和足夠的資金。該設施將采用與碳捕獲試驗設施相同的胺洗滌工藝。”
焚燒 1 噸城市垃圾 (MSW) 會釋放 0.7 至 1.7 噸 CO2，jutishuzhiqujueyulajidezhonglei。yinci，tongguolajifenshaogongnengxiangjiaoyuranshaohuashiqiti，tanqiangdugenggao。tanbuhuoweiguanliriyizengchangdechengshilajichulixuqiutigongleyigejihui，erqieguochengzhongbuhuichanshengbukejieshoudedaliangwenshiqiti。
展望未來，Jens 相信這項技術可以廣泛應用。根據 ecoprog 的近期數據，世界上大約有 2500 個垃圾焚燒發電廠，每年大約處理 4 億噸垃圾。
此外，焚燒產生的餘熱應該也可以收集起來，供當地工業或區域供熱網絡使用。
Jens 總結道：“近期在格拉斯哥舉行的 COP26 氣候變化會議，強調了對有助於減少 CO2 等溫室氣體排放技術的迫切需求。許多國家和地區已承諾要實現淨零排放目標，因此我們在 Amager Bakke 垃圾焚燒發電廠進行的工作為他們提供了可用於實現該目標的方法之一，並讓他們有機會對其加以投資。”