垃圾的能量

人造電弧可以處理垃圾并產生電能。

撰文 約翰·帕夫盧斯（John Pavlus）

翻譯 阮南捷

垃圾蘊含的能量存在于它的化學鍵當中。等離子氣化技術（plasma gasification）已經發展了數十年，用這種技術可以把垃圾中的能量提取出來。這個過程在理論上很簡單。當電流穿過封閉容器內的氣體（通常是普通空氣）時，會產生電弧和超高溫等離子體——也就是離子化的氣體，溫度可達7,000℃，甚至比太陽表面還熱。這個過程如果發生在自然界中，就被稱為閃電，因此從字面上說，等離子氣化其實就是發生在容器中的人工閃電。等離子體的極高溫度可以破壞容器中任何垃圾的分子鍵，從而將有機物轉化為合成氣（一種一氧化碳和氫氣的混合物），其他物質則變成類似玻璃體的熔渣。合成氣可以用在渦輪機中作為燃料進行發電，也可以用來生產乙醇、甲醇和生物柴油；熔渣則可以加工成建筑材料。

過去，氣化法在成本上還難以跟傳統的城市垃圾處理方法相競爭。但逐漸成熟的技術使這種方法的成本不斷降低，同時能源的價格也在不斷攀升?，F在“兩條曲線已經相交了——把垃圾送到等離子體處理廠處理變得比堆成垃圾山要便宜了”，美國佐治亞理工學院等離子體研究所所長路易斯·齊爾切奧（Louis Circeo）說。2009夏初，垃圾處理業巨頭廢物管理公司（Waste Management）開始與InEnTec公司（總部設在俄勒岡）展開合作，將InEnTec公司的等離子體氣化設備投入商業使用。它們正在美國的佛羅里達、路易斯安那和加利福尼亞三個州建設大型試驗工廠，每個工廠日處理垃圾的能力超過1,000噸。

等離子體也并非完美無缺。雖然玻璃體熔渣里隱含的有毒重金屬已經通過了美國環保局的可浸出標準（日本和法國在很多年前就已經使用這種東西作為建筑材料），但社區對于建造這樣一個工廠還是心存疑慮。合成氣發電的碳足跡小于燃煤發電。齊爾切奧介紹說：“用等離子體處理一噸垃圾，相當于把排放到大氣中的二氧化碳減少了兩噸?！钡@個方法還是會增加溫室氣體的凈排放。

齊爾切奧承認：“事情不可能盡善盡美。不過美國環保局統計過，如果美國所有城市固體垃圾都用等離子體處理并發電的話，就能提供全國用電需求總量的5%~8 %——相當于大約25座核電站或目前所有水電站的發電量。”預計到2020年，美國的垃圾日產量將達100萬噸，因此利用等離子體技術從垃圾中回收部分能量的做法將變得越來越重要。

水泥像海綿一樣吸收二氧化碳

傳統水泥生產過程所產生的二氧化碳排放至少占全球總排放量的5％，不過使用新材料可以制造出“碳中性”水泥。英國倫敦大學帝國理工學院資助成立的 Novacem公司用二氧化鎂制造水泥，這種水泥在凝固過程中會自然吸收二氧化碳。美國加利福尼亞州的Calera公司則用海水把附近一家發電廠排放的碳固定到水泥里。

新型蜜蜂

自2006年以來，蜂群崩潰衰竭癥（CCD）已經導致超過1/3的蜜蜂群消亡（參見《環球科學》2009年第5期《蜂群為何神秘消失》）。曾經依賴蜜蜂給杏樹、桃樹、蘋果樹等作物授粉的農民，現在正指望一種藍色果園壁蜂挽回大局。一只高效的果園壁蜂（右圖）授粉范圍相當于50只普通蜜蜂的總和，但這種蜂很難飼養，因為它們天性喜歡獨居。這些小家伙不能完全取代蜜蜂的作用，但在科學家跟蜂群崩潰衰竭癥作斗爭的時候，它們可以組成一道農業安全的防線。

咸水作物

世界淡水供應日趨緊張，食物需求卻不斷激增，耐鹽作物無疑可以減輕這一負擔。澳大利亞阿德萊德大學的研究者，利用基因工程提高了一種作物抵抗鹽類在葉片內蓄積的能力，使這種植物能夠在本來會令它枯萎的環境下存活。假如同樣的基因改造運用在水稻（下圖）和小麥之類的谷類作物上，那些被干旱或過度灌溉破壞的土地就有可能再次成為人們的糧倉?？茖W家正在進行相關實驗。

［撰文/約翰·帕夫盧斯（John Pavlus） 翻譯/阮南捷］