利用微生物的力量从垃圾中提取资源

环境能源 2018年03月19日

有一家日本公司正在从日常的可燃垃圾中提取乙醇,开发新的生物炼制技术。

在日本,可燃性垃圾基本上通过焚烧进行处理。每年的处理量约达6000万吨,换算成热量,相当于约20万兆卡路里。资源贫乏的日本,很早就开始关注垃圾作为资源的潜能,截至目前官民联手,从各种各样的垃圾中生产燃料和原料,进行了研究开发,但因成本和稳定供给等课题,尚未能进入实用化。积水化学工业株式会社开发出的生物炼制技术正在努力实现日本的长年梦想。

生物炼制指的是,利用微生物的力量,从某种物质中获得其他物质的技术,积水化学利用这种技术,确立了从垃圾中生产乙醇的手法。这是一项除了金属等不燃性垃圾,几乎能够从所有的垃圾中制造乙醇的创新性技术。

积水化学的BR项目负责人岩佐航一郎谈道:“2008年,我们着手开开发从垃圾中制造工业原料。一般家庭排放的垃圾的量和内容会因不同季节和地区而出现变动,这成了障碍,让我们花费了10年的岁月才确立了技术。”

从垃圾中制造乙醇,首先要在低氧状态下使垃圾自燃至分子单位,分解后变成气体。气体大部分为一氧化碳和氢气,因此通过让喜欢这种环境的微生物进行新陈代谢来生产乙醇。

积水化学最初的课题是,寻找适合这种构造的微生物。该公司还与美国的生物风投公司LanzaTech进行共同开发,选择最佳的微生物来生产乙醇。接下来的问题是,由于原材料含有很多杂物,很难让微生物的活性总是保持稳定状态。通过不断摸索,该公司最终通过实时监控气体的状态,做了下列尝试:使用各种过滤器清除微生物不需要的成分;如果养分不充分,就添加微生物的营养成分;垃圾量较少时,就让微生物暂时休眠等, 把课题一个个解决掉。并且,即便是收集自家庭和工厂等尚未分类的垃圾,通过甄选活性度较高的微生物,也能够以极高的变换效率成功制造出稳定的乙醇。

岩佐谈道:“如果只是重视效率,利用转基因技术也可制造满足目的的微生物。但是,对环境是否有影响就不知道了。我们还是始终坚持使用自然界中存在的微生物。”

制造出来的乙醇,可简单变换为塑料的材料-乙烯。目前,日本制造的塑料等化学品的原材料大部分源自原油中精炼出的挥发油,但这些都有可能变成垃圾的源头。

由于该技术不焚烧垃圾,因此能够抑制二氧化碳的排放也是一个很大的优点。据积水化学的估算,与传统的垃圾焚烧炉排放的CO2量相比较,通过阻止焚烧,可减少22%,而且利用该技术来代替源自石油的乙醇制造,还可减少113%,合计起来可减少135%的CO2。

2014年,埼玉县大里郡寄居町的垃圾处理设施中附设的试验性机械设备,已实现年产两万公升的乙醇,质量上也没有问题。积水化学计划在2019年,与国内的任一自治体联手合作,实现该技术的事业化。

岩佐谈道:“不仅提供技术,我们还想与国内外的自治体、垃圾处理企业、以及机械设备厂商和化学品厂商等构建广泛的合作体制。”

实现资源循环型社会的梦想,正试图肩负着又一个现实意义。

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By KUMIKO SATO/All figures: Courtesy of SEKISUI CHEMICAL CO., LTD.


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原文(日语)

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