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關鍵詞:塑料包裝;綠色化;可降解
中圖分類號TG7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2012)66-0076-02
近年來,隨著改革開放的逐漸深入,我國的塑料包裝工業發展相當迅速,同時也推動了我國的食品、日化、醫藥等各個行業的進步,而這些行業的進步又反過來進一步的促進塑料包裝工業的發展。隨著社會的發展與人們生活水平的提高,各種塑料包裝在許多領域都扮演著十分重要的角色。同時工業品包裝、家庭日用品包裝、服裝包裝、藥品包裝等也大量的采用塑料包裝,這些都在促使塑料包裝的發展。進入新世紀后,可持續發展戰略被高度重視起來,世界產業的變革也以此為基礎,同時隨著環境保護的呼聲越來越高,消費者也對商品的包裝開始重視起來,并且提出了更高的要求。如今綠色包裝已經成為了國際環保發展的重要趨勢,同時也是如今各個國家包裝工業的主要發展潮流,同時也是提高產品的市場競爭力、避免出現個各種新的貿易壁壘的重要內容。如今綠色、低耗能、輕量化已經成為了塑料包裝的主要趨勢。
1 塑料包裝綠色化趨勢
1.1綠色包裝內涵
現在對于綠色包裝并沒有一個統一的定義。通常情況下綠色包裝主要包含了那些能夠給進行循環復用、再生利用或者是可降解腐化,并且在產品的整個生命周期中不會對人體以及環境造成公害的包裝。綠色包裝最主要的意義就在于對環境的保護,并且還必須要兼備資源再生的特點。具體來說,綠色包裝包含了以下的幾個具體的方面:1)包裝減量,綠色包裝需要能夠在滿足保護、方便、銷售等各種功能的前提下,盡可能的減少包裝的用量,以此來達到節省資源和能源的目的;2)容易進行重復利用或者是方便回收再生,這是綠色包裝十分重要的一點,多次的重復使用或者是通過相關的處理方法進行回收再生,那么就能夠節省更多的資源;3)能夠被降解腐化,綠色包裝不能更夠在廢棄之后會成為永久垃圾,其廢棄物必須要能夠被分解腐化,只有這樣才能夠起到改善土壤的效果和目的;4)綠色包裝所采用的材料本省不能夠對人和其他生物、環境等產生毒害作用,在綠色包裝中不能夠含有有毒性的物質,或者是必須要在相關的標準之下;5)在包裝產品的整個生命周期中都不能夠對環境產生污染造成公害。
1.2綠色包裝薄膜進展
可食性包裝薄膜。這種包裝薄膜主要是采用各種天然的可食性物質為主要的原料,然后通過不同分子之間的相互作用而最終形成一種擁有多孔網絡結構的薄膜,例如殼聚糖可食性包裝膜,玉米蛋白質包裝膜等等。這種薄膜能夠用于各種即食性食品的內包裝,在食品行業有著十分廣泛的應用
可降解塑料包裝薄膜。傳統的塑料包裝薄膜,不僅僅是回收的難度很大,而且其廢棄物也不易降解,如果是埋入地下,那么沒有講解的物質就會對土壤結構進行破壞,同時如果是采用焚燒的手段進行處理,那么就會產生出有毒氣體對空氣進行污染??山到馑芰习b薄膜不僅僅是具有傳統塑料的各種功能和特性,同時還能夠在其壽命終結后,可以通過土壤和水的微生物作用或者是通過其他的方式,在自然環境中進行分裂降解,并最終能夠重新進入到整個生態環境中,真正的回歸大自然。對于可降解塑料和生物/光降解塑料等,國內的研發已經覆蓋了光降解、光生物降解、光氧生物降解、高淀粉含量型生物降解、全生物降解等許多大類,并且取得了相當良好的成就??山到獾乃芰现破菲湓诎b方面的應用遍及多個方面,例如普通包裝薄、購物袋、垃圾袋等等??山到馑芰系氖褂脤τ诃h境質量的改善還環境保護發揮了十分積極的作用。
水溶性塑料包裝薄膜,這種綠色包裝材料在歐美、日本等國家和地區的使用較為廣泛,常被用于農藥、化肥、顏料、染料、清潔劑、水處理劑等各種化學試劑的包裝中。相比而言水溶性塑料包裝薄膜降解徹底,而且使用也十分安全,因此其已經被發達國家所重視。同時國內也有企業開始投入生產。
2 塑料包裝加工工藝綠色化
隨著科學技術的進步,塑料包裝在加工生產的過程中也開始注重低能耗和綠色化,盡可能的減少對資源和能源的浪費,并使得生產出來的塑料包裝對環境和人類的危害更小。
2.1塑料穩定化技術的開發和使用
對于日用化學品、灌裝塑料容器、裝食品用的托盤或周轉箱等都能夠利用塑料穩定化技術來制造出質量好的合適的塑料制品,而且通過塑料穩定化技術所制造出來的物品的再使用或回收再利用價值也相對更高。但是這種技術的發展關鍵是在于抗氧劑、紫外線穩定劑和自由基捕獲劑的研發和制備,只有這些方面有了突破,這種技術才能夠被更加廣泛的使用。
2.2塑料可降解技術的研發和使用
塑料可降解技術是綠色化塑料的一項重要技術。從降解機理來看主要研究方向集中在這幾個方向上:光降解機理、生物降解機理。在光降解塑料方面,研究開放已經有20余年的歷史,并且其應用也十分的廣泛,而且就技術上來說更加的成熟,主要有合成型光降解塑料、添加型光降解塑料這兩大類。基于生物降解機理的生物降解塑料可以分為生物降解型和生物破壞性塑料這兩種,目前正在實用化的生物可降解塑料主要有聚酯和多糖系這兩大類。但是無論是哪一種可降解塑料在生產上成本都較高,而且就技術方面也不是相當的成熟。
2.3焚燒回收熱能或采用煉鋼爐再利用塑料廢棄物的開發
焚燒兼回收熱能是對塑料包裝廢棄物進行再資源化的一種重要的手段,同時也是當前對塑料包裝廢棄物進行治理的一種最為現實的選擇。在開發綠色化的塑料包裝時,還必須要考慮到對塑料包裝的回收再利用,否則就不能稱之為綠色化。因此,需要,設計出使用更為簡便、壽命更長、價格更低的回收設備,以此來加速我國在塑料包裝廢棄物的再利用方面的研究開發進度。
3結論
總之,綠色化塑料包裝是今后塑料包裝發展的一個主要趨勢,這種趨勢是對當前的資源和環境現狀以及人們的生活要求的一種迎合。
如今的塑料包裝無論是在選材上還是在生產工藝上都在向著綠色化發展,并且遵循循環經濟“減量化、再利用、資源化”的經濟活動行為原則,這一切都是為了希望能夠減少對環境和人類的影響。
參考文獻
關鍵詞:白色污染 危害 防治 建議
眾所周知隨著社會經濟的飛速發展,白色污染在一步步的向我們逼近。白色污染主要來源于塑料包裝袋和一次性塑料餐盒。由于塑料制品的生產成本低、質輕、耐腐蝕、強度高、防水、便利、外形美觀、色澤鮮艷、生產技術成熟等特點在全國廣泛應用。但對其使用后回收難度大、利用價值低的塑料購物袋、垃圾袋等等,至今一直困擾著我們。[1]
一、何謂白色污染及其產生原因
白色污染是指一次性塑料制品(包括塑料餐盒、包裝材料、農用地膜等)在其使用后,由于缺少回收利用的價值,其中絕大部分被丟棄在環境中,不僅破壞了景觀,而且對自然環境也造成了危害。由于這種廢棄的一次性塑料制品通常為白色,因此被形象的稱為白色污染。
由于這些塑料垃圾沒有得到妥善的管理和處置,垃圾沒有實行分類收集,能回收的不回收利用。垃圾最終的處置方式基本上停在堆放或淺埋的水平,一些城鎮將江、河、湖岸作為天然垃圾場,許多地方沒有建立起與生產經營相配套的垃圾收集系統,垃圾放任自流、管理薄弱,人們對環境保護的意識比較淡薄,造成濫用和隨意亂倒現象普遍發生。
二、白色污染的危害
1.白色污染危害人類健康
塑料袋的主要成分是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。目前市場上流行的塑料袋絕大多數是小型企業或家庭作坊生產的,有大部分是再生塑料制品,是利用工業廢棄物和醫療機構丟棄的塑垃圾及垃圾站收集的廢舊塑料加工的。尤其是彩色再生性塑料袋,使用的著色劑通常含有苯并吡,是一種很強的致癌物質,與食品接觸后,可能會轉移到食品中對人體造成慢性中毒。[2]
2.白色污染對環境的影響
(一)視覺污染
走在大街上、街心花園以及著名風景區等經常會發現被隨意丟棄的塑料制品,不但影響了城市風景的美觀,而且嚴重污染了環境。
(二)影響農作物的生長和收成
廢塑料特別是塑料膜、塑料袋、一次性餐盒、飲料瓶等,這些體積大、重量輕、不易腐爛、不易分解的塑料混入土壤中后,會影響地下水的下滲、植物對養分的吸收,因其不透氣而破壞土壤質量,影響植物的生長,從而使農作物減產。
(三)危及動物和水生生物的安全
動物誤食后易引起腸梗阻而死,若遺棄在江河、湖海,可導致水生生物的死忙。[3]
(四)潛在危機
有些白色垃圾不易回收,回收利用的成本高、效率低;難以降解,現階段主要處理方法有焚燒和填埋,若將其焚燒,則會產生大量的有毒煙霧,污染大氣。填埋處理不能隨處進行,否則將對土壤污染,且大規模集中填埋是一項大工程,耗資較大;高溫則分解出毒害物質,塑料制品本無毒,但在溫度達到65℃以上時,就會分解出毒害物質,污染環境,特別是食品污染最為突出。
三、白色污染的防治
對于白色污染的防治主要從行政和技術兩方面進行:
(一)行政方面
1.加強管理
在街道兩旁設一些垃圾箱,尤其是人流比較密集的街道。并請相關部門加以監督。在超市購物后使用的方便袋不再免費,而是收取一定的費用,這樣就大大的減少了塑料袋的使用。
2.禁止使用一次性難降解的塑料包裝物
我國部分城市頒布了相關法規、政策,禁止使用銷售和使用不可降解或難降解的塑料包裝袋和一次性泡沫塑料餐具。通過采取這一措施,雖然在一定范圍,一定程度上減少了“白色污染”危害,但從實踐結果來看并不是十分理想。禁止使用此類包裝物,就必然要有其替代品的產生,但是替代品在價格與品質上均無法與塑料制品競爭。因此,在市場經濟條件下,僅靠行政命令,不考慮經濟杠桿的調節作用,操作起來是很困難的。
3.強制回收利用
對于一些清潔的廢舊塑料包裝物可以循環使用,或重新用于造粒、煉油、制漆、作建筑材料等。回收利用符合固體廢物處理的“減量化、資源化、無害化”的通用原則。回收利用不僅可以避免“視覺污染”,而且可以解決“潛在危害”,緩解資源壓力,減輕城市生活垃圾處置負荷,節約土地,并可取得一定的經濟效益。這是一個標本兼治的好辦法。
(二)技術方面
1.以紙代塑
以紙代塑是指用紙制品代替塑料制品。一般紙制品分為兩種,一種是紙漿膜塑制品,主要是以蘆葦、蔗渣等草木植物漿為原料。另一類是紙板制品,主要原料是木材,每生產1噸紙板就需用七百噸水。用以上材料制成的紙制品,廢棄后很容易被土壤中的微生物解,因此減少了對環境的污染同時也解決了白色污染的潛在危害。但同時也帶來了新的環境問題。造紙需要消耗大量的木材,造紙過程中也會產生大量的污水。[4]
2.開發可降解塑料
并不是所有塑料包裝物都是能回收利用的。例如,購物袋、垃圾袋和地膜等,回收難度大、利用價值不高應積極研制開發可降解塑料。可降解塑料是指在生產過程中加入一定量的添加劑(如淀粉、光敏劑、生物降解劑等),穩定性下降,使用后的塑料包裝廢棄物能在短期內,經光或生物降解作用,裂解為分子量較小的烯烴物質,粉碎成小碎片,達到緩解環境污染的目的。
四、建議
1.加強宣傳教育,提高全民的環保意識。
2.加強對城市、風景旅游區、交通干線、水域等地方的“白色污染”的管理工作。
3.加大科技投入,研制降解期短價格低廉的可降解塑料。[5]
4.制定適當的經濟政策,建立在市場經濟條件下消除“白色污染”的良性運作機制。
5.建立全國性的專門法規,約束公民和餐飲、交通等行業的工作人員的行為。
參考文獻:
[1]馬艷茹,白色污染與塑料包裝物,2000.3
[2]劉春樂,讓“白色污染”遠離我們的生活,保定日報,2006年5月8日第B02版
[3]付宜飛,張鐵帥,白色污染的現狀與現狀分析,環境科學與管理,2006,31(3):2-5
1、白色污染的危害。
白色污染的危害是多方面的,埋入土壤中的塑料制品,對耕作和播種造成了極大困難,影響了農作物對水分、養分的吸收,污染地下水,使農作物減產甚至不產。如果將塑料燃燒,則會產生大量有害氣體,破壞環境。將塑料倒入海洋(海洋中塑料的分解需250年),若被海鳥、魚類誤食,會造成這些動物死亡,若是纏住一些艦船的螺旋槳,則會造成海上交通事故。
2、目前國際上較為先進的白色污染治理辦法。
白色污染形成的關鍵是塑料不易分解,因此,科學家研制了多種自毀可降解塑料,如生物自毀塑料、化學自毀塑料、醫用自毀塑料等。
制造這些塑料的指導思想是:在塑料中加入某種化學物質,使塑料能被光照、細菌或其他化學物質溶解或消除。這些方法的共同特點是造價昂貴,無法與便宜的不可降解塑料競爭。我們盼望著早日出現可以與不可降解塑料一樣便宜的可降解塑料能夠回收、再生、利用。
二、調查情況
我們小組在學校隨機挑選50人參加我們的問卷調查,共收回45份,占90%(調查問卷附表),結果如下: 問題一:你知道什么是白色污染嗎?
調查者中,有2/3表示知道白色污染,而有1/3表示不清楚。結果表明,大部分中學生是知道什么是白色污染的,這與學校教育有很大關系(高二化學教材對于白色污染有過講解)。但仍有一部分(1/3)的人不清楚,這表明,學校還應加強對學生的教育。 問題二:你經常購買小食品嗎?
71.1%的人偶爾購買小食品,22.2%的人經常購買,只有6.7%的人不買小食品。這是因為,學生族很少有時間在家吃早飯,所以來學校購買食品充饑的人很多,而食品包裝袋絕大部分都是塑料制品(請看以下的調查),這就為校園白色污染的產生提供了前提條件。
問題三:你如何處理塑料袋?
上圖顯示只有7人(占15.6%)將塑料袋隨地亂扔,而扔進垃圾箱的占80%,但這并不表示大部分塑料袋
進入垃圾箱中,因為據我們小組成員觀察發現,很多人雖然知道應當把塑料袋扔入垃圾箱內,卻總是扔到垃圾箱旁,風一吹,塑料袋就滿校園亂飛了。另外值得提出的是,在兩位選擇其他的同學中。一人表示會把塑料袋扔進視線所見的垃圾箱內。我們發現。校園內垃圾箱以前并不多,而且大多銹跡斑斑的,沉重、固定的老式垃圾箱十分不方便。不過本學期開始后,學校增加了垃圾箱的數量,這對于防治校園白色污染是有幫助的。
問題四:請同學對校園白色污染的處理方法提出一些建議。
提供建議如下:
(1)學校應教育同學們增強環保意識,多宣傳白色污染的危害。
(2)同學們不要隨意扔垃圾,對隨地扔廢棄物的人講講環保的重要性。
(3)學校統一將垃圾分類、回收,集中處理。
(4)增設垃圾箱,放在白色污染嚴重的地方(如小賣部門口)。
(5)設計一個環保標志,掛在醒目的地方。
(6)盡量減少用塑料袋包裝物品,并杜絕使用一次性發泡飯盒(現在校食堂使用的一次性飯盒就是國家禁止使用的飯盒,但仍在使用)。
(7)呼吁全社會增強環保意識。
(8)學校不要焚燒垃圾。
通過本次調查,我們得出以下結論:①大部分學生對于白色污染比較了解,但仍有部分人對白色污染的概念不清楚,這需要學校增強環保方面的教育。②相當一部分人雖然知道什么是白色污染,但依然使用或隨手丟棄白色污染物。由此可見,學校培養學生環保的觀念十分重要,同時學校也要作出實際行動,如多設置分類垃圾箱,組織回收有價值的垃圾等。
(三)學校白色污染現狀調查
通過上一階段的調查,我們已經調查清楚了學生對白色污染的了解情況,與同學們初步探討了如何防治校園白色污染。這一階段我們的主要目的是調查我們學校白色污染的情況,并對處理方法進行可行性探討。
一、制定印發了實際辦法
根據《進一步加強塑料污染治理實施辦法》,結合我州實際情況,聯合州生態環境局制定印發《進一步加強塑料污染治理實施辦法》下發各縣和州直有關部門,將階段性目標任務和重點工作進行分解落實,明確了各縣部門的職能職責、階段性目標任務。
二、加強了重點領域塑料污染治理
結合實施方案目標任務和重點工作,重點推進了商貿、郵政、文化旅游、機關事務、工業領域的塑料污染治理工作:
(一)加強商貿領域塑料污染治理,一是開展大型商場塑料污染治理工作。推進情況檢查,抽查鄰你、民貿、天龍電器超市按要求落實塑料購物袋明碼標價、有償提供,有無使用不合格塑料購物袋等情況;二是開展農貿市場專項禁塑工作檢查。在檢查中,積極引導經營者、消費者樹立“節能減排、環保消費、綠色消費”的理念,教育廣大經營者自覺遵守國家“禁塑令”有關規定,做到不進、不銷、不提供超薄塑料購物袋。
(二)加強郵政領域塑料污染治理。一是明確目標,壓實企業主體責任。成立郵政業生態環保工作領導小組,制定《郵政管理局行業生態環境保護工作實施方案》,明確行業生態環保工作任務清單,將企業生態環保工作納入日常管理。二是加強調研,規范統計口徑。加強對郵政公司、順豐、情歌物流等企業實地調研,掌握企業實際狀況,并對存在的問題予以指導,推動行業生態環保工作進度;組織生態環保工作培訓,通報寄遞企業環保統計工作中存在的統計口徑不一致、數據不準確等問題,要求企業注意認真復核,確保數據準確性。三是加強培訓,提升從業人員業務水平。組織全州州郵政公司、寄遞企業負責人及相關工作員約80人參加培訓。宣貫行業“9792”工作各項標準、解讀工作方案等相關文件,制作郵政行業生態環境保護培訓課件,開展“綠色環保”業務技能培訓,對行業生態環保基本知識、膠帶封裝方法等內容的進行講解示范,提升從業人員生態環保知識水平。四是加強檢查督導,確保指標落地落實。開展轄區寄遞企業環保膠帶、包裝袋和填充物等使用情況專項檢查,摸清底數和現狀,指導寄遞企業建立實施統一采購制度,使用達標塑料制品,落實綠色采購要求,嚴把采購和收寄關口。截至去年11月底,全州各寄遞企業電子運單使用率已達100%,環保包裝袋使用率達到69%,45毫米以下“瘦身膠帶”封裝比例達80%以上,環保填充物使用率達到64%,電商二次包裝率已降到34%,設置可循環回收裝置60個,各企業采購或租賃新能源汽車合計20余輛實施
(三)加強文化旅游領域塑料污染治理。一是加強重點企業的監管。按照實施辦法加強A級旅游景區、旅游度假區、生態旅游示范區塑料污染治理工作推進落實,嚴禁相關企業使用不可降解一次性塑料餐具。星級飯店嚴禁使用不可降解的一次性塑料水杯、垃圾袋,客房禁止使用帶一次性塑料包裝的洗漱用品、塑料洗衣袋,餐廳食堂禁止使用一次性塑料餐具、桌布,不主動提供一次性塑料用品。二是結合各項創建,推動塑料污染治理工作落到實處。在今年的A級旅游景區評定、復核,在游度假區創建,在生態旅游示范區創建和星級飯店、文化主題飯店等品牌酒店的創建過程中都把塑料污染治理工作作為重要的考核內容之一,在檢查過程中,對餐廳餐具,客房用品的使用情況均進行認真的檢查,確定未使用塑料制品及一次性用品后,才能進入評定,同時將長期接受社會和游客監督。
(四)加強機關事務領域塑料污染治理。一是加強各縣市管理。明確“禁塑”工作目標、實施范圍及時間節點等,要求各縣(市)、州級各部門特別是機關食堂嚴格落實“禁塑”工作要求。二是加強宣傳,營造氛圍。今年6月,結合節能宣傳周活動安排,利用LED電子屏、懸掛橫幅及知識展板等形式積極宣傳,為“禁塑”工作開展提供輿論宣傳,營造氛圍。在節能宣傳周啟動儀式上向參加活動人員發放宣傳冊、可降解環保袋等宣傳物品達上千份。通過一系列舉措,向黨政機關工作人員及群眾宣傳普及相關環保知識,進一步提高大家節能環保意識。三是帶頭示范,采購節能環保產品。在集中管理辦公區,引導物業公司同步落實“禁塑”工作要求,停止使用一次性不可降解塑料制品。如在會務茶水服務上,提倡使用可循環利用或者可降解塑料制品杯子。
(五)加強工業領域塑料污染治理。按照要求加強對禁止生產塑料制品企業的監督檢查。經檢查,目前,無生產塑料購物袋、生產聚乙烯農用地膜、生產一次性發泡塑料餐具、生產含塑料微珠日化產品的企業。
三、加強督導檢查
[關鍵詞]煤化工,CO2排放,減排措施
CO2是目前最主要的溫室氣體,溫室氣體的大量排放會導致全球氣候變暖,從而給人類的生產活動帶來不可預知的災難。于1997年通過的《京都議定書》規定各發達國家必須在2008年到2012年間將CO2排放量消減到1990年以前的水平,為此,許多工業化發達國家加大了對CO2捕集和處理技術的研究力度。目前我國的CO2排放量已高居世界第二位,雖然現階段對發展中國家尚未提出減排要求,但我國近年來CO2排放量的快速增長將使我國不得不面對越來越大的國際壓力。
2006年,我國原油進口量超過1.4億t,原油對外依存度達44%左右。我國擁有較為豐富的煤炭資源,煤炭保有儲量超過1萬億t,發展煤化工產業將成為今后一段時期內我國化工行業的重點和熱點。我國國民經濟和社會發展“十一五”規劃綱要中明確指出,要“發展煤化工,開發煤基液體燃料,有序推進煤炭液化示范工程建設,促進煤炭深度加工轉化”。近期國家發改委組織編制了《煤化工產業中長期發展規劃(征求意見稿)》,明確我國將建成七大煤化工產業區,從2006年至2020年,我國煤化工總計投資將超過1萬億元。
發展煤化工符合我國多煤少油的能源結構特點,可有效緩解國內對進口原油的依賴程度,同時采用先進的潔凈煤技術及污染物處理技術,通過集中處理的方式,可有效減少污染物的排放,相比傳統的煤直接燃燒方式,可大大降低對環境的污染。
然而,發展煤化工產業也面臨CO2排放的問題,從煤炭和石油的元素組成來看,煤的氫/碳原子比在0.2-1.0之間,而石油的氫/碳原子比達1.6~2.0,以煤替代石油生產傳統的石油化工產品的過程一般都伴隨著氫/碳原子比的調整.從而排放大量的CO2。以下對煤直接液化、間接液化、煤制烯烴等新型煤化工技術過程中的CO2排放問題進行分析。
1、煤直接液化過程中的CO2排放
直接液化是把固體狀態的煤在高壓和一定溫度下直接與氫氣反應,使煤炭直接轉化成液體油品的工藝技術。見圖1。從反應過程來看,反應系統中的氧主要來自煤中氧,反應環境氫氣純度較高(氫氣純度>80%),反應后氧主要以水中氧的形式排出體系,CO2產率較低。神華上灣煤在日本NEDOL工藝1t/dPSU裝置上的CO2產率(daf煤為原料)約為2%,在美國HTI工藝PDU裝置上的CO2產率(daf煤為原料)為0.34%。
據估計,煤炭直接液化項目的CO2排放量,每噸液化粗油約為2.1t(此數據不包括燃料排放部分)。
2、煤間接液化過程中的CO2排放
煤間接液化工藝主要由三大步驟組成:第一是煤的氣化;第二是合成;第三是精煉(見圖2)。煤間接液化過程中的CO2主要來自氣化和合成兩步。在煤的氣化過程中,需要加入氧氣和水蒸氣作為氣化劑,因此存在以下的CO2生成反應:
C+O2=CO2
CO+H2O=CO2+H2
在合成步驟中,CO2是主要副產物之一,主要來自:
水煤氣變換反應
CO+H2O=CO2+H2
采用鐵基催化劑的F-T合成反應:
2CO+H2=—CH2—+CO2
甲烷化反應
2CO+2H2=CH4+CO2
歧化反應
2CO=C+CO2
煤間接液化過程生產每噸液化產品的CO2排放量約為3.3t(此數據不包括燃料排放部分)。
3、煤制烯烴過程中的CO2排放
煤制烯烴過程包括煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成及甲醇制烯烴四項核心技術(見圖3)。煤制烯烴過程中的CO2主要來自煤氣化過程,煤氣化過程CO2的產生與前述間接液化類似,煤在氧氣和水蒸氣存在的條件下,發生以下的CO2生成反應:
另外,甲醇合成過程要求原料氣中的H2和CO的摩爾比接近2:1,而煤氣化過程獲得的氣體中H2/CO摩爾比小于2,需要將一部分CO通過水煤氣變換反應生成H2和CO2以滿足甲醇合成的要求,這樣又會有部分CO2生成。除少量的CO2(占原料氣體總量的3%左右)參與甲醇合成反應外,大部分CO2在合成氣凈化過程中被脫除而進行排放。煤制烯烴過程的CO2排放量按每噸中間產品甲醇計:約2t,按每噸最終產品烯烴計算:約6t(此數據不包括燃料排放部分)。
4、發展煤化工面臨較大的CO2排放壓力
根據國家發改委《煤化工產業中長期發展規劃》(征求意見稿)的初步規劃,到2020年煤制油的發展規模將達到3000萬t/a,煤制烯烴規模將達到800萬t/a,煤制甲醇將超過6000萬t/a(含煤制烯烴所需甲醇用量)。按照各種煤化工工藝路線的平均CO2排放量進行估算,屆時生產上述煤化工產品所排放的CO2將超過2億t,因此發展煤化工產業面臨較大的CO2排放壓力。
5、CO2治理技術
目前的CO2治理技術可歸納為以下三個方面:(1)CO2儲存技術;(2)CO2轉化技術;(3)CO2循環利用技術。在以上三個方面的治理技術中,(1)和(3)并不能減少CO2的總量,但能阻止和延緩CO2對大氣環境的影響,而(2)則可以通過把CO2轉化為其他物質來減少CO2的總量。下面分別對以上三個方面的CO2治理技術作簡要介紹。
5.1、CO2儲存技術
CO2儲存技術是通過對CCO2進行收集、分離和壓縮,然后通過管道,在動力的作用下,送人地下或海底,儲存在地質構造中,使之在相當長的時間內與大氣隔絕,從而起到控制大氣中CO2濃度的目的。
目前,在研究或已采用的用于儲存CO2的主要地質體包括:(1)開采的和不經濟的或耗竭的油氣儲;(2)深部不可開采煤層;(3)陸上或海上深部咸水儲集層;(4)海洋。
轉貼于
氣田、油田和深部煤層作為常規的地質圈閉,從理論上說能夠在足夠長的時間內保持隔離狀態,不被釋放到大氣中去。并且通過向耗竭的油氣田和不可開采的煤層注入CO2,可以提高耗竭油氣田和煤層氣的回采率。目前世界上有此類研究項目約70多個。實踐經驗表明,注入CO2大約可以增加油田產量10%-15%,我國遼河油田注入性質類似的煙道氣,也取得了良好的效果。
利用陸上或海上深部鹵水層儲集CO2時,由于鹵水層中富含各種金屬離子,從而存在CO2與金屬離子反應生成碳酸鹽沉淀,實現地下固定CO2的可能性。目前世界上最大的CO2捕集與儲存項目,就是在挪威開展的每年將100萬tCO2注入到在挪威北海海域中部深約900m處的砂巖鹵水層中。
海洋儲存是指將CO2注入海洋,在較深水位下,形成固態的CO2水合物的儲存方式。目前這種方式尚處于探索階段。
但是CO2的地下儲存可能存在以下負面影響,需要進行深入研究,以避免負面影響的出現:(1)CO2逃逸進人大氣環境,導致大氣環境迅速惡化;(2)CO2形成的酸性環境使許多重金屬元素及其他污染物溶解在水體中并隨著CO2的泄漏污染地下水質;(3)誘發地震活動;(4)引起地面沉降或升高。
5.2、CO2轉化及固定化技術
CO2轉化或固定化技術是指利用CO2的化學性質,將其轉化為其他物質進行資源再利用或固定到其他物體中的技術,其中最有代表性的是通過植物的光合作用吸收CO2。
光合作用是地球上維持生命的重大過程,地球上每分鐘大約有300萬tCO2和110萬t水被光合作用轉化為210萬t氧和200萬t的有機物。因此,增加地球植被是保護大氣環境的重要手段。
此外,在大棚養殖中利用CO2作為肥料,既能促進蔬菜的生長,又消耗掉了人類排放出的CO2。研究表明,使植物吸收CO2的量超過平常值的2~3倍,不僅對人體沒有危害,植物卻可因此增產20%—43%。在荷蘭南部,一些農民開始利用煉油廠排放的工業CO2種植蔬菜和鮮花,取得很好的效果,該煉油廠目前每年向500家用戶提供約17萬t工業CO2。
用CO2制可降解塑料是CO2綜合利用技術的另一開發熱點。CO2降解塑料可用于一次性包裝材料、餐具、保鮮材料、一次性醫用材料、地膜等方面。利用這一技術生產的降解塑料屬完全生物降解塑料類,可在自然環境中完全降解,避免了傳統塑料產品對環境的二次污染。但目前,受合成效率低的瓶頸制約,在國外只有美國、日本和韓國等少數國家形成了年產萬噸級的生產規模,在我國,開展這項工作的研究單位主要有:中科院長春應用化學研究所、中科院廣州化學所、吉化研究院、浙江大學等,中科院長春應用化學研究所和中科院廣州化學所還建有千噸級的生產裝置。利用CO2合成可降解塑料具有重要的環保意義,但工業化大規模生產可降解塑料的實現還有待于開發出高效的合成催化劑。
除了CO2制可降解塑料技術外,近幾年來,關于CO2催化轉換生成甲醇、二甲醚、烴類、合成氣等基礎化工原料,以及轉換為以碳酸二甲酯為代表的酯類、羧酸、廳—甲酰苯胺等多種高附加值產品的新催化合成技術的研究開發也十分活躍。
5.3、CO2循環利用技術
CO2循環利用技術是指利用CO2的物理特性來實現CO2的資源化利用的技術,如用CO2制作干冰、滅火劑、制冷劑、食品添加劑及超臨界萃取劑等。
目前,CO2主要用在食品行業。在美國,CO2消費量的46.8%用于食品的保鮮冷卻、冷藏和惰化,19.5%用于飲料碳酸化;在西歐,68%的CO2用于飲料碳酸化和食品加工。在我國,預計在5年內對食品級CO2的需求將達到1000萬t以上。此外,CO2在氣體保護焊接、煉鋼、冷凍、油氣井操作等行業有廣泛應用。
CO2超臨界萃取技術是國內外正在發展的一種新型的CO2利用技術。超臨界流體萃取技術萃取效率高、萃取劑易分離回收、操作方便、工藝流程短、耗時少,而CO2作為超臨界萃取劑,具有臨界條件容易達到,化學性質穩定,無色無味無毒,安全性好,價格便宜,容易獲得等優點。目前CO2超臨界萃取技術的研究主要集中在從天然藥物或天然香料中提取高附加值的熱敏性有效成分方面。
CO2利用技術的另一研究熱點是采用跨臨界CO2取代氟利昂作為空調介質。CO2的臨界壓力是7.3MPa,臨界溫度為31℃,其臨界溫度正好在日??照{運行可以接受的范圍內,跨臨界循環時,CO2在壓縮機出口側達到超臨界條件,經過節流管降壓后,超臨界CO2回到亞臨界狀態,吸熱蒸發.帶走環境熱量。在跨臨界循環中,由于超臨界流體的特殊性質,其冷凝過程中沒有氣液相變,而只有“冷卻”過程,因此其制冷效率比傳統的氟利昂工質要差一些,但其制熱效率則相對較高,并且由于超臨界流體比熱大的特點,故對于給定的熱負荷,CO2空調系統所需的工質用量有可能比其他工質少得多,管道面積相應減少??缗R界CO2空調系統的壓縮機和耐高壓系統的研制是降低成本和提高熱效率的關鍵。目前車用CO2空調技術已相對比較成熟。
6、CO2綜合治理技術比較
表1從CO2處理能力、技術進展階段、技術開發瓶頸、技術成本幾方面對以上技術進行了比較。從表中可以看出,就技術的環保性來說,利用植物的光合作用轉化CO2利用的是取之不盡的太陽能,并將碳固定在植物體內,轉化為對植物生長有利的物質,釋放出人類生存必須的氧氣。但植物的光合作用反應速率較低,地球植被不能滿足實現CO2減排的需要;從技術的成熟度來說,將CO2作為保鮮劑、食品添加劑的利用技術較成熟,但市場需求總量較小,CO2利用量很低;而可降解塑料的市場需求量雖然較大,但目前的CO2轉化技術路線合成效率低,成本高,大規模的工業化技術路線還有待開發。比較而言,CO2儲存技術在CO2處理量上占有絕對優勢,且利用油氣儲和煤層儲的技術已較成熟,不僅對CO2的處理量大,而且能創造部分經濟價值,是CO2實現資源化利用前的最好的處理方式。尤其對于煤化工CO2排放問題來說,企業主要集中在煤礦坑口附近,開展枯竭煤層儲存CO2的研究具有地質條件和經濟優勢。