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2024.01.23

垃圾发电?焚烧却不增排二氧化碳?
这样的未来或许有望实现

目录

立志从制造到回收利用都不排放多余二氧化碳
“无焚烧”真的可行吗?
用水和垃圾发电
焚烧而不排放二氧化碳的方法是什么?

下面这些汽车的零件,通过后述的“非同寻常的回收利用”重获新生,变成了上图中那些装在玻璃瓶里的黑色物质。

陈列在这张照片中的零件,其实是普锐斯和铂智4X等车型上配备的电池。

照片左边是第三代之前的普锐斯配备的镍氢电池,中间是普锐斯PHEV等车型配备的锂离子电池,右边是铂智4X配备的锂离子电池。

我们通常看不到汽车的电池,但是汽车报废时如何处理这些电池,如今已成了亟待解决的问题。

随着近年来电动化车型的普及,人们开始讨论钴、锂等用于电池制造的稀有金属的供应问题。这些矿产资源储量有限,如果乱采滥挖,就有导致资源枯竭的风险。

为了防止资源的枯竭,各国都在推进这些资源的回收利用。欧洲已经提出了计划,从2031年开始,电池制造商必须使用规定比例的从废弃电池中回收的稀有金属。

立志从制造到回收利用都不排放多余二氧化碳

电极(正极和负极)中含有许多钴、锂、镍等贵重资源。

但是,电池内充满了可燃的电解液,凭借目前主流的回收利用技术,取出电极时有起火的风险。

安全去除电解液的技术以及从电极中分离回收各种物质的技术尚不成熟。因此,现行做法是将废弃电池直接送进焚烧炉,焚烧后再回收残留的稀有金属。

然而,采取这种方法,不仅会减少可回收资源的量,还会增大二氧化碳排放量,结果还是导致环境的污染。

为了实现碳中和,我们必须在汽车从制造到报废和回收利用的全生命周期中,可视化并降低二氧化碳的排放量。

作为其重要的步骤之一,丰田正在推进“电池无焚烧回收利用”的实证试验。这一尝试在丰田内部都鲜为人知,而我们这次则到试验的重要基地,走近了这一不为人知的试验。

“无焚烧”真的可行吗?

未来需要的是不依赖焚烧的循环型社会——这是大冢友美首席可持续发展官(CSO)的话。

大冢CSO

循环经济是应对气候变化、保护生物多样性的解决方案之一,人们正日渐认识到其重要性。

为了实现循环经济,我们已经着手建立能追踪产品全生命周期的机制。然而,只是建立机制还无法实现循环经济。

要实现循环经济,技术和know-how至关重要。而在这一点上,丰田有一个强大的合作伙伴——丰田化学工程株式会社。

丰田强大的合作伙伴丰田化学工程株式会社到底是一家什么样的企业呢?为了揭开其神秘面纱,我们来到了爱知县半田市。

该公司从事工业废物处理,于2010年与丰田合作,首创领先世界的镍氢电池回收利用技术。此后,一直致力于丰田HEV废弃电池的回收利用工作。

一直以来,该公司采取传统的焚烧技术来实现电池的回收利用。

而2023年秋季开始,丰田和丰田化学工程共同挑战“无焚烧电池回收利用”,研究不排放二氧化碳的回收利用技术。

这座建筑物中正在使用无焚烧技术处理废弃的汽车电池,致力于安全地回收原料。这就是用“废弃电池”来制造“新电池”的实证工厂,也是朝着这一事业迈出的第一步。

回收利用需要经过许多工序,首先将使用过的电池送进设备中。

为了实现充放电,便于离子在正极和负极间移动,电池内部装满了电解液。然而如前所述,电解液是可燃的,处理不当可能引起火灾。

这种设备能通过蒸馏提取电解液,从而避免火灾风险。过去在进行回收利用时,这项技术还未成熟,因此只能将含有电解液的电池直接扔进焚烧炉。

提取电解液后,粉碎电池。

分步骤筛选和回收含有铝、铜的大碎片以及含有多种稀有金属的粉末——“黑质”。

筛选后的碎片和粉末会送到合作公司,加工成新电池所需的原料。

“无焚烧电池回收”不仅不产生二氧化碳,还提高了资源回收率。关于这项技术,丰田的相关负责人是怎样说的呢。

环境工程部 矶村圭佑主任

以往我们在处理电池时,首先要焚烧电池,便会产生二氧化碳。为了实现丰田所追求的循环经济和碳中和,我们正致力于低碳处理技术的研发实证。

素形材技术部 村松健一郎

我们将自己研发的“无焚烧电池无害化”技术与现有的回收利用技术结合使用。这不仅有助于实现碳中和,而且可以筛选、回收通过传统的焚烧处理法无法回收的资源,大幅提高回收效率,帮助我们向循环经济更进一步。

参观实证工厂后,大冢CSO强调,追求环保不等于限制我们现有的活动。

大冢CSO

新的挑战意味着投入更多的成本,不过我们不能看到“要投入成本”就急于否定。KINTO这样的汽车出行服务品牌亦是如此。

我们自己管理着汽车,因此能够有效地回收汽车,更容易做到零部件和资源的回收利用。不仅如此,与顾客保持联系,还会给我们更多向顾客提供升级和个性化等增值服务的机会。

为了“减少环境负担”而追求循环性,这样的尝试还会给我们带来“新的商机”。

丰田化学工程株式会社不仅与丰田共同挑战创新型的电池回收利用技术,他们还以成为环保产业领头羊为目标,同时致力于研发其他的各种环保技术。

我们在这次采访中听到了诸如“用水和垃圾发电”、“焚烧处理工业废物而不向大气排放二氧化碳”等令人惊讶的项目。

包括新型电池回收利用技术在内,催生这些技术的就是实现循环经济的企业理想。

垃圾变成资源,不排放二氧化碳,这样的未来距离我们或许并不遥远……

用水和垃圾发电

上世纪的日本正处于高速经济增长期,随之而来的公害问题也变得越来越严重。1973年,丰田化学工程株式会社应运而生。

安全处理工业废物,保护环境和工厂所在地居民免受公害——这一愿望便是该公司的创建初衷。除了工业废物的无害化处理,丰田化学工程株式会社还构建了回收处理工厂废水并在厂区内再次使用的循环利用系统。

目前,他们正在研发各种以实现零碳为目的的技术。其中包括尝试利用水,在不焚烧垃圾的前提下发电。

展现在我们眼前的,是一台安装着巨大盖子的“水热处理装置”。

打开盖子,里面的景象竟然是……

设备里装的竟然是过期的废弃便当。如何用废弃便当发电?我们请工作人员做了演示。

除了便当之外,工作人员还把锯末和碎纸等“垃圾”送进设备中。利用经过高温高压处理过的水,使垃圾分解液化。简而言之,这台设备就是一口巨大的压力锅。

将液化垃圾送进沼气罐中,借助微生物的帮助,花费大约一个月时间生成以甲烷为主要成分的气体。然后以它为燃料来发电,为厂区供电。

家庭垃圾不经焚烧,就能转化为电力,研发这样的技术必将极大地推动循环经济的实现。

焚烧而不排放二氧化碳的方法是什么?

丰田化学工程株式会社的主要业务是处理工业废物。包括炉渣、塑料、废油和医疗废物在内,他们在2022年度处理的废物有127,432吨之多。

为了安全处理所有垃圾,必须进行焚烧,然而焚烧就会产生二氧化碳,安全与零碳相互矛盾。丰田化学工程株式会社正致力于解决这一工业废物处理业界的共同难题。

为了同时实现“安全处理”和“减少碳排放”,他们把着眼点放在了回收焚烧过程中产生的二氧化碳之上。

丰田化学工程利用焚烧废物产生的热能发电,并在厂区内使用。每年的发电量相当于3000户左右家庭的年用电量。此外,他们还推进二氧化碳的固定和回收工作,努力做到不向大气中排放二氧化碳。

为了实现碳中和及循环经济,丰田化学工程株式会社正在积极研发各种新技术。支撑着他们举全体之力迎接挑战的,是“为他人服务”的企业理念。

丰田化学工程株式会社 林由浩社长

保护环境和工厂所在地居民们免受公害,是敝司的创建初衷。而现在我们则在迎击二氧化碳这一最大的敌人。

以往通过焚烧实现无害化是公认的可行方案,但未来这一局面可能会有所改变。在资源匮乏的日本,回收资源也是一项非常重要的任务。

我本人也有子孙后代,希望这代人能给未来的孩子们留下更好的地球环境,我们将怀着这样的决心,着眼于20年、30年后,继续我们对二氧化碳的挑战。

丰田化学工程株式会社正在通过技术创新面对亟待解决的社会问题,希望各位读者继续关注这家如勇士般的公司,其今后的奋斗成果。

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