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改良型“气化”过程能减少碳排放数百万吨，同时能制造出清洁能源
科学家们发现一种能将煤炭、杂草及城市垃圾更有效地转化为清洁燃料的方法，这或许能阻止成百万吨二氧化碳进入大气层。
科学家们对一种称为“气化”的处理过程进行了改进，这个过程以前就已应用于清理发电或可再生燃料制造中所使用的不清洁原料。这项技术涉及对有机物进行加热，从而制成一种称为“合成气”的氢气与一氧化碳的混合物。
然而，气化过程的能耗是非常高的，需要高温空气、蒸汽或氧气与有机物质进行反应，加热过程中会排放出大量的二氧化碳。此外，气化过程往往效率很低，气化后会留下大量的固体废物。
为了改善气化过程的效率，哥伦比亚大学地球与环境工程系马可‘卡斯塔尔迪(MarcoCastaldi)领导的研究小组尝试调整气化炉内的气体成分。他们发现，将二氧化碳加入蒸汽气体之中，就能大大提高生物质或煤炭变成合成气的转化率。
这种技术对环境带来双重的好处：它将原本要排放到大气中的二氧化碳变成有用的原料，而合成气中氢气被抽走之后，剩下的一氧化碳也可安全地埋在地下。
卡斯塔尔迪的这项研究成果将发表在近期的《环境科学与科技》杂志上。他的研究小组估算，在诸如海滩水草等生物质燃料的气化过程中使用二氧化碳，如果想制造出足够的生物燃料以满足世界运输燃料的五分之一需求的话，将能吞掉4.37亿吨的温室气体。防止这么巨量的温室气体进入大气层，相当于减少道路上的行驶车辆3.08亿辆。
将气化炉内30％的蒸汽气体替换成二氧化碳，就能确保所有的固体燃料转化成合成气。卡斯塔尔迪的这一改进了的气化过程能减少气化炉中需要加热的水量，从而节省了能源，而且其效率相对标准气化过程提高了10％至30％。
“像生物质或煤炭，甚至是城市垃圾之类的固体燃料，通常需要用蒸汽、空气或氧气对这些固体燃料进行气化处理，”卡斯塔尔迪说，“在这种典型的氧化过程中，采用空气的话，反应就会非常迅速，但形成的焦炭非常难以气化，需要非常高的温度才能转化为气体。”
“当你使用蒸汽进行气化时，问题在于蒸汽不如氧气反应那么快，不过它的反应有点过于缓慢。”他补充道，“二氧化碳的反应比蒸汽快一点，但比不上氧气的反应速度。在将固体燃料转换为合成气时，二氧化碳也会与正在形成的焦炭反应。”
在与正常气化炉同样的工作温度下。使用二氧化碳能提高固体燃料至合成气的转化率。
“如果在1000℃的温度下不使用二氧化碳，那么就会有一些未转化成合成气的碳残留下来，这些碳本可以转化成燃料的——这可谓是效率损失，”卡斯塔尔迪说，“在同样1000℃的温度环境下使用大约30％的二氧化碳，就能将碳完全气化成合成气。”
将这一技术应用到将煤炭进行气化的现代整体煤气化联合循环(integrated gasification combinedcycle，简称IGCC)发电厂，就能提高效率多达4％。
卡斯塔尔迪说：“虽然这个数字听起来或许不是很多，但对于生产500兆瓦电力的一家电厂来说，能效就非常明显。”他补充道，能源研究人员早就对二氧化碳在燃料生产中的运用进行了调查研究。
科学家们发现一种能将煤炭、杂草及城市垃圾更有效地转化为清洁燃料的方法，这或许能阻止成百万吨二氧化碳进入大气层。
科学家们对一种称为“气化”的处理过程进行了改进，这个过程以前就已应用于清理发电或可再生燃料制造中所使用的不清洁原料。这项技术涉及对有机物进行加热，从而制成一种称为“合成气”的氢气与一氧化碳的混合物。
然而，气化过程的能耗是非常高的，需要高温空气、蒸汽或氧气与有机物质进行反应，加热过程中会排放出大量的二氧化碳。此外，气化过程往往效率很低，气化后会留下大量的固体废物。
为了改善气化过程的效率，哥伦比亚大学地球与环境工程系马可‘卡斯塔尔迪(MarcoCastaldi)领导的研究小组尝试调整气化炉内的气体成分。他们发现，将二氧化碳加入蒸汽气体之中，就能大大提高生物质或煤炭变成合成气的转化率。
这种技术对环境带来双重的好处：它将原本要排放到大气中的二氧化碳变成有用的原料，而合成气中氢气被抽走之后，剩下的一氧化碳也可安全地埋在地下。
卡斯塔尔迪的这项研究成果将发表在近期的《环境科学与科技》杂志上。他的研究小组估算，在诸如海滩水草等生物质燃料的气化过程中使用二氧化碳，如果想制造出足够的生物燃料以满足世界运输燃料的五分之一需求的话，将能吞掉4.37亿吨的温室气体。防止这么巨量的温室气体进入大气层，相当于减少道路上的行驶车辆3.08亿辆。
将气化炉内30％的蒸汽气体替换成二氧化碳，就能确保所有的固体燃料转化成合成气。卡斯塔尔迪的这一改进了的气化过程能减少气化炉中需要加热的水量，从而节省了能源，而且其效率相对标准气化过程提高了10％至30％。
“像生物质或煤炭，甚至是城市垃圾之类的固体燃料，通常需要用蒸汽、空气或氧气对这些固体燃料进行气化处理，”卡斯塔尔迪说，“在这种典型的氧化过程中，采用空气的话，反应就会非常迅速，但形成的焦炭非常难以气化，需要非常高的温度才能转化为气体。”
“当你使用蒸汽进行气化时，问题在于蒸汽不如氧气反应那么快，不过它的反应有点过于缓慢。”他补充道，“二氧化碳的反应比蒸汽快一点，但比不上氧气的反应速度。在将固体燃料转换为合成气时，二氧化碳也会与正在形成的焦炭反应。”
在与正常气化炉同样的工作温度下。使用二氧化碳能提高固体燃料至合成气的转化率。
“如果在1000℃的温度下不使用二氧化碳，那么就会有一些未转化成合成气的碳残留下来，这些碳本可以转化成燃料的——这可谓是效率损失，”卡斯塔尔迪说，“在同样1000℃的温度环境下使用大约30％的二氧化碳，就能将碳完全气化成合成气。”
将这一技术应用到将煤炭进行气化的现代整体煤气化联合循环(integrated gasification combinedcycle，简称IGCC)发电厂，就能提高效率多达4％。
卡斯塔尔迪说：“虽然这个数字听起来或许不是很多，但对于生产500兆瓦电力的一家电厂来说，能效就非常明显。”他补充道，能源研究人员早就对二氧化碳在燃料生产中的运用进行了调查研究。