垃圾的能量
人造電弧可以處理垃圾并產(chǎn)生電能。
撰文 約翰·帕夫盧斯（John Pavlus）
翻譯 阮南捷
垃圾蘊(yùn)含的能量存在于它的化學(xué)鍵當(dāng)中。等離子氣化技術(shù)（plasma gasification）已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年，用這種技術(shù)可以把垃圾中的能量提取出來。這個(gè)過程在理論上很簡單。當(dāng)電流穿過封閉容器內(nèi)的氣體（通常是普通空氣）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧和超高溫等離子體——也就是離子化的氣體，溫度可達(dá)7,000℃，甚至比太陽表面還熱。這個(gè)過程如果發(fā)生在自然界中，就被稱為閃電，因此從字面上說，等離子氣化其實(shí)就是發(fā)生在容器中的人工閃電。等離子體的極高溫度可以破壞容器中任何垃圾的分子鍵，從而將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為合成氣（一種一氧化碳和氫氣的混合物），其他物質(zhì)則變成類似玻璃體的熔渣。合成氣可以用在渦輪機(jī)中作為燃料進(jìn)行發(fā)電，也可以用來生產(chǎn)乙醇、甲醇和生物柴油；熔渣則可以加工成建筑材料。
過去，氣化法在成本上還難以跟傳統(tǒng)的城市垃圾處理方法相競爭。但逐漸成熟的技術(shù)使這種方法的成本不斷降低，同時(shí)能源的價(jià)格也在不斷攀升。現(xiàn)在“兩條曲線已經(jīng)相交了——把垃圾送到等離子體處理廠處理變得比堆成垃圾山要便宜了”，美國佐治亞理工學(xué)院等離子體研究所所長路易斯·齊爾切奧（Louis Circeo）說。2009夏初，垃圾處理業(yè)巨頭廢物管理公司（Waste Management）開始與InEnTec公司（總部設(shè)在俄勒岡）展開合作，將InEnTec公司的等離子體氣化設(shè)備投入商業(yè)使用。它們正在美國的佛羅里達(dá)、路易斯安那和加利福尼亞三個(gè)州建設(shè)大型試驗(yàn)工廠，每個(gè)工廠日處理垃圾的能力超過1,000噸。
等離子體也并非完美無缺。雖然玻璃體熔渣里隱含的有毒重金屬已經(jīng)通過了美國環(huán)保局的可浸出標(biāo)準(zhǔn)（日本和法國在很多年前就已經(jīng)使用這種東西作為建筑材料），但社區(qū)對(duì)于建造這樣一個(gè)工廠還是心存疑慮。合成氣發(fā)電的碳足跡小于燃煤發(fā)電。齊爾切奧介紹說：“用等離子體處理一噸垃圾，相當(dāng)于把排放到大氣中的二氧化碳減少了兩噸?！钡@個(gè)方法還是會(huì)增加溫室氣體的凈排放。
齊爾切奧承認(rèn)：“事情不可能盡善盡美。不過美國環(huán)保局統(tǒng)計(jì)過，如果美國所有城市固體垃圾都用等離子體處理并發(fā)電的話，就能提供全國用電需求總量的5%~8 %——相當(dāng)于大約25座核電站或目前所有水電站的發(fā)電量?！鳖A(yù)計(jì)到2020年，美國的垃圾日產(chǎn)量將達(dá)100萬噸，因此利用等離子體技術(shù)從垃圾中回收部分能量的做法將變得越來越重要。
水泥像海綿一樣吸收二氧化碳
傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的二氧化碳排放至少占全球總排放量的5％，不過使用新材料可以制造出“碳中性”水泥。英國倫敦大學(xué)帝國理工學(xué)院資助成立的 Novacem公司用二氧化鎂制造水泥，這種水泥在凝固過程中會(huì)自然吸收二氧化碳。美國加利福尼亞州的Calera公司則用海水把附近一家發(fā)電廠排放的碳固定到水泥里。
新型蜜蜂
自2006年以來，蜂群崩潰衰竭癥（CCD）已經(jīng)導(dǎo)致超過1/3的蜜蜂群消亡（參見《環(huán)球科學(xué)》2009年第5期《蜂群為何神秘消失》）。曾經(jīng)依賴蜜蜂給杏樹、桃樹、蘋果樹等作物授粉的農(nóng)民，現(xiàn)在正指望一種藍(lán)色果園壁蜂挽回大局。一只高效的果園壁蜂（右圖）授粉范圍相當(dāng)于50只普通蜜蜂的總和，但這種蜂很難飼養(yǎng)，因?yàn)樗鼈兲煨韵矚g獨(dú)居。這些小家伙不能完全取代蜜蜂的作用，但在科學(xué)家跟蜂群崩潰衰竭癥作斗爭的時(shí)候，它們可以組成一道農(nóng)業(yè)安全的防線。
咸水作物
世界淡水供應(yīng)日趨緊張，食物需求卻不斷激增，耐鹽作物無疑可以減輕這一負(fù)擔(dān)。澳大利亞阿德萊德大學(xué)的研究者，利用基因工程提高了一種作物抵抗鹽類在葉片內(nèi)蓄積的能力，使這種植物能夠在本來會(huì)令它枯萎的環(huán)境下存活。假如同樣的基因改造運(yùn)用在水稻（下圖）和小麥之類的谷類作物上，那些被干旱或過度灌溉破壞的土地就有可能再次成為人們的糧倉?？茖W(xué)家正在進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
［撰文/約翰·帕夫盧斯（John Pavlus） 翻譯/阮南捷］
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