垃圾制氢不再“小众”
与较为常见的化石燃料制氢和可再生能源电解水制氢相比，利用生物废料、废水、塑料等废弃材料制氢目前仍是十分“小众”的制氢方式。不过，近年来，越来越多的国家和企业开始布局商业化垃圾制氢。业界普遍认为，垃圾制氢很可能在短期内迎来突破。
近日，英国政府公布了一个最新的政府资助项目：提供500万英镑初期资金，支持高等院校、科研机构以及初创企业进行新技术研发，发展可回收生物质制氢和垃圾制氢。与此同时，日本汽车制造商丰田、工业气体生产商岩谷彻和工程设计公司JGC也宣布，将合作研究塑料垃圾制氢技术，推动可持续氢经济发展。
多国初探垃圾制氢
据悉，英国政府在其官方网站上公布了上述针对垃圾制氢的政府资助项目。英国政府表示，利用生物废料、垃圾等原材料制氢，同时搭配二氧化碳捕捉与封存设备，从大气中吸收二氧化碳，能够将全过程的二氧化碳排放量降到最低。这一技术的运用不仅将有效降低大气中的二氧化碳浓度，更能为交通、重工业这些脱碳困难的领域提供减碳支持，帮助英国达成气候目标。
早在2020年，初创科技公司Waste2tricity就在英格兰西北部地区开始尝试垃圾制氢。该公司投资数百万英镑建设商业化制氢工厂，通过将不可回收的塑料垃圾加热至850℃以上，获取甲烷、二氧化碳和氢气等多种气体。
实际上，不仅英国，在过去的数年里，中国、美国、日本、德国等国都已经开始尝试商业化垃圾制氢项目。上述由日本丰田、岩谷彻等公司合作投资的垃圾制氢项目就计划使用居民和工业塑料垃圾，到2025年建成一座清洁制氢工厂。另外，法国巴黎地区也已经规划了一座垃圾制氢工厂，计划氢气产能为500千克/日，预计到2022年底正式投产。
中国企业也成为了垃圾制氢领域的“先行者”。2021年9月，东方电气集团东方锅炉股份有限公司与重庆市潼南区人民政府签订了垃圾发电耦合制氢及氢能示范项目合作意向书，将环保和氢能结合到一起，建成后有望成为中国首个商业化垃圾制氢示范项目。
助推垃圾资源化利用
据了解，成本优势是垃圾制氢广受欢迎的主要因素。此前，据美国初创科技公司Ways2H计算，利用塑料垃圾、有害医疗垃圾等城市固废品制氢，成本要低于直接利用可再生能源电解水制氢，市政部门对垃圾处理公司提供的资金支持也有效降低了企业成本。
Ways2H首席执行官Jean-Louis Kindler称：“以垃圾为原材料制氢的方式与可再生能源电解水制氢相比，节省了大量的土地资源和硅料等原材料，更不会因大量生产风机、太阳能板而带来更多垃圾，这都有助于推动经济可持续发展。”
不仅如此，Jean-Louis Kindler还表示，垃圾制氢的成本很大程度上由原材料种类决定，现在普遍可行的垃圾制氢成本大约在5美元/千克，未来5年内，这一数字有望减半。按照这一测算，垃圾制氢成本已经低于欧洲氢能协会测算的普遍高于6美元/千克的风电制氢或光伏制氢成本。
另外，也有观点认为，垃圾制氢还能够有效缓解资源短缺带来的制氢瓶颈。可再生能源资讯网站Recharge撰文称，日本企业积极进军垃圾制氢领域正是为了达成该国的脱碳目标，日本是一个缺乏化石燃料资源的岛国，陆地面积也相对稀缺，难以实现大规模的可再生能源装机，如果按照日本政府规划，建立氢能经济，并降低对进口氢气的依存程度，垃圾制氢将成为一个可行的选择。
减碳仍是难题
虽然垃圾制氢的优势突出，但不可忽视的是，不论是农林废弃的生物质原材料，还是城市固废或废水，一旦高温热解都可能产生大量的二氧化碳。这也意味着，要让垃圾制氢变得真正环保低碳，合理的气体处理提纯工艺和二氧化碳捕捉与封存设备都不可或缺。
据了解，目前，全球各国产生的垃圾很大比例都会进入垃圾填埋场或者直接焚烧，而垃圾焚烧过程中很可能产生对人体有毒有害的气体。按照目前较为普遍的高温热解制氢方式来看，垃圾制氢项目也可能存在环境威胁。
为此，二氧化碳捕捉与封存设备的应用已成为了垃圾制氢项目中的关键一环。2021年12月，美国初创公司Mote宣布，将在2024年前建成一座利用木质废料、配备有碳捕捉与封存装置的制氢工厂。该公司称，木制废料在缺氧的环境中加热到815℃以上，能够有效转化为气体，随后经过反应、分离和提纯，就能够收集到可使用的氢气，剩余的残渣则可用作肥料。同时，该公司也表示，木制废料在生长过程中能够吸收大量的二氧化碳，二氧化碳捕捉与封存装置也将从大气中吸收二氧化碳，从全生命周期来看，该制氢工厂甚至有望成为全球首个“负碳”绿氢工厂。
值得一提的是，也有部分企业正在研究利用有机废物的厌氧消化、无氧发酵等工艺制氢，与高温热解相比，这一工艺的二氧化碳排放量预计将远低于高温热解工艺，让垃圾制氢流程变得更加“气候友好”。
