为控制全球升温速度,近年有更多资源集中研究碳捕捉技术。捕捉碳不是科幻片才会出现的概念,在现实中不起眼的鸡粪,加工后也能吸收并封存碳,避免气候变化加剧。
南洋理工大学研究团队发现,鸡粪加工后能通过钙循环(calcium looping)过程,捕获二氧化碳。这项研究相信是全球首创。
如此一来,鸡粪能获得第二次生命,不是直接送去垃圾填埋场实马高岛填埋,有助缓解实马高在2035年被填满的压力。
钙循环是碳捕获与封存的方式之一,在效率、成本效益和技术可行性方面比许多方式更胜一筹,因此备受关注。
所谓钙循环,是在高温下让氧化钙与二氧化碳发生化学反应,生成碳酸钙。之后,碳酸钙可在另一反应器内加温,分解为氧化钙和高浓度的二氧化碳。获取的二氧化碳可用于农业、重工业等。
既然是钙循环,顾名思义,钙是关键材料。为什么鸡粪含有钙质?因为鸡蛋农场业者一般会在饲料中添加钙质,促进鸡蛋的形成,因此鸡粪也含有不少的钙质,提供了加工用于碳捕捉的可能性。
研究团队与本地三家鸡蛋农场合作,把鸡粪带回实验室,在120摄氏度的环境下烘干,打磨成粉,再用高温焚烧成鸡粪灰。
鸡粪中含有镁、磷等热稳定成分,有助于保持碳吸附剂在高温下的结构,维持碳捕捉能力。鸡粪中也含有二氧化硅,有助改善加入反应器系统后的流化行为。
研究团队进行热重分析后发现,先在900摄氏度把鸡粪焚烧成鸡粪灰,再在850度下与二氧化碳混合,可最多捕捉约144毫克至387毫克的二氧化碳。
为了解鸡粪灰的稳定性,研究团队也在流化床反应器中进行测试,让鸡粪灰进行20次的碳捕捉循环。
结果显示,表现最好的鸡粪灰,起初每克鸡粪灰能捕捉约130毫克的二氧化碳,到了第20次的碳捕捉时,还能捕捉约100毫克碳,捕捉能力仅降低约23%,而且降幅明显持平。
根据研究团队的整理,鸡粪灰的碳捕获能力和稳定性,比鸡蛋壳和石灰石等材料更理想。
学者:本地未来五年料有碳捕获项目陆续落成
负责上述研究的成员,包括南大属下南洋环境与水源研究副主任利沙克副教授(Grzegorz Lisak)、高级研究员陈伟斌及博士生卜嘉晖。
利沙克接受《联合早报》访问时说,材料的碳捕获能力和稳定性,取决于能否高效捕获碳。“更稳定的材料往往比较理想,因为在工业环境的捕获碳过程有多个循环,总不希望只有前几个循环的捕捉能力较高。”
卜嘉晖指出,农场使用的鸡饲料各异,导致鸡粪的化学组成不同,进而影响鸡粪灰最终的碳捕获能力和稳定性。不过,一旦找到适合的农场,每次收集到的鸡粪性质就相对一致,因为业者不会在短期内大程度改变饲料。
陈伟斌说:“与同个农场合作,确保鸡粪供应稳定是关键,但农场难以控制鸡粪的成分。同样重要的是确保每次收集到的鸡粪都达到一定的标准,例如含有指定钙质量,才能取得理想的碳捕获能力和稳定性。”
目前,各界都在关注钙循环碳捕捉技术的商业化进程。利沙克说,要实现商业化得先解决一些工程问题,这会进而影响最终落实技术的成本。
“由于技术需要加热,使得运营成本不菲。从工程的角度,我们能否减少燃料、电力和成本?或许可以利用燃烧垃圾所生产的热能来进行碳捕捉。我们不希望捕获碳的同时,又在排放碳,结果排放的碳比捕获还多。”
利沙克认为,未来五年内,碳捕获项目应该会陆续在我国落成。“这类技术已研发而成,当企业因为碳税或其他监管要求,没有其他减排的策略,碳捕获技术就会是它们采取的方案。”
