什么是生物質氣化？

　　生物質是任何可再生的有機材料，如農業作物殘留物、有機城市固體垃圾、林業廢物和動物廢物。將這些資源在高溫下轉化為燃料和氣體就是氣化。生物質氣化是用有機、可再生的原料生產生物燃料。

　　在這個過程中，生物質在150°C脫水，然后在氣化爐中用氧化劑加熱到800-900°C。由于溫度升高，干燥的廢渣降解，然后復雜的固體碳氫化合物分解成易燃氣體，如氫氣和合成氣。這些氣體一旦分離和凈化就可以用作燃料。

　　生物質氣化目前是如何使用的？

　　生產氣體

　　這種可燃氣體的形成被稱為“生產氣體”，產生于生物質在氣化過程中的不完全燃燒。生產氣體可以驅動內燃機，取代爐油，制造甲醇，甲醇可以用作熱機燃料和工業的化學原料。

　　合成氣

　　生物質氣化在較高的溫度下與氧化劑產生合成氣。合成氣可用于加熱和生產合成化合物，如氨、甲醇和二甲醚。

　　制氫

　　生物質氣化可以產生氫氣。這種方法利用高溫低壓下的熱化學反應。這個過程產生氫氣、一氧化碳、甲烷、二氧化碳和其他氣體。

　　如果目標是優化氫氣生產，則應包括合成氣凈化、水氣轉換反應以提高H2濃度，以及加入碳捕獲技術以存儲二氧化碳排放。利用碳捕獲和儲存，生物質制氫是產生凈負二氧化碳排放的唯一方法。

　　生物質氣化制氫有助于解決兩個關鍵的環境問題：不斷增長的垃圾填滿和碳密集型制氫方法。

　　氫作為燃料的重要性及其對環境/巴黎協議目標的影響

　　氫(H)是地球上最常見的元素，盡管在正常條件下它自己并不存在。由于其反應性，它能迅速與其他元素結合形成不同的有機和無機化合物，例如水(H2O)。

　　生產氫氣的方法有很多種，每一種方法在成本和環境友好性方面都有自己的優缺點。氫合成過程中排放的二氧化碳越多，其生產對環境的好處就越少。

　　工業中氫的傳統使用

　　氫已被用于石油煉制和化工行業。根據國際能源署的數據，全球每年大約生產6900萬噸氫氣。其中63%用于化學工業，31%用于煉油，6%用于加工，不到1%用于汽車、卡車和火箭的燃料。

　　氫能如何幫助實現巴黎協議的目標？

　　氫的能量密度(33kWh/kg)遠高于汽油和柴油(約12kWh/kg)，使其成為一種優秀的能量載體或燃料。氫的最大好處是它是一種清潔的燃料，因為燃燒時只產生水，不會排放任何有害氣體。

　　它有潛力使經濟部門和工業流程脫碳，在這些領域，降低碳排放既關鍵又復雜。

　　但直到最近十年，在工業化國家積極實施減少二氧化碳排放到大氣中的環境項目和《巴黎氣候協議》簽署的背景下，氫才開始被認為是碳氫化合物燃料的真正替代品。

　　還需要什么？

　　以具有競爭力的成本大規模生產氫氣的創新，對于向零碳排放過渡和將全球變暖降至1.5°C至關重要。測試和優化各種技術，包括使用碳捕獲技術從天然氣中生產氫氣的甲烷熱解和等離子體化學方法，對于實現巴黎氣候協議中設定的目標，以及深入脫碳至關重要。

　　由于經濟約束和許多最終用途技術的不成熟，新的氫經濟還遠未實現，但氫仍有潛在的重要作用。作為一種燃燒時不會留下碳足跡的燃料，氫可能是可再生能源關鍵問題的解決方案。

　　最近的進展

　　氫BECCS創新計劃

　　英國政府于2022年1月啟動了一個新項目，以幫助開發利用可持續生物質和垃圾的制氫技術。

　　利用500萬美元的政府資金，新的BECCS氫創新項目將幫助開發一個使用BECCS(生物能源與碳捕獲和存儲)的制氫系統。

　　在BECCS過程中，氫生產過程中排放的碳被捕獲和儲存，確保清潔能源的生產。這一努力表明，生物質和氫可以在英國實現凈零排放方面發揮作用。

　　世界上最大的凈負二氧化碳生物質轉化能源設施

　　Babcock & Wilcox和Kiewit工業聯手建立一個生物質發電廠在路易斯安那州巴吞魯日。200MW的Project Cyclus電力設施將是同類設施中最大的。

　　該設施將生產無碳排放的航空燃料、綠色氫、生物塑料原料、可再生柴油等。Cyclus項目將使用生物質燃料，包括木材廢料、木屑和甘蔗渣等，利用碳捕捉技術將二氧化碳封存隔離在地下。

　　安大略省的氫策略

　　安大略省政府于2022年4月7日發布了首個低碳氫戰略，概述了該省對發展氫行業的愿景和期望。

　　該戰略包括幾項擬議活動，以促進氫生產和擴大發展中的低碳氫經濟。根據該計劃，低檔森林生物質將通過熱解和氣化來生產低碳氫。

　　未來的前景

　　氫作為燃料的潛力早已被人們所認識。隨著世界各國爭相限制全球變暖的影響，它作為一種無排放能源載體的潛力正在重新被發現。它具有使交通運輸、供熱系統和工業運營脫碳的潛力，這些領域目前正面臨通過可再生能源脫碳的挑戰。