甲烷催化燃烧跨域综合环境治理低碳技术

随着社会的发展，环境保护问题日益受到人们的重视。为了应对这一挑战，中国提出了双碳目标计划，即实现碳排放量减少和碳中和。如何从源头上减少排放，减轻对大气环境的影响，成为了当前亟待解决的难题之一。随着全球人口的增长和城市化进程的加速，废弃物处理和管理已成为一个重要的环境问题。其中，果蔬垃圾也是一种主要的有机废弃物，如果不加以处理，容易产生温室气体，并对环境造成影响。为了减少对环境的污染，低碳技术的应用逐渐受到广泛关注。

中国的碳达峰碳中和战略不仅是全球气候治理、保护地球家园、也是国家高质量发展、生态文明建设和生态环境综合治理的内在需求。

对于固体废弃物而言，通常的处理方法有卫生填埋、焚烧、堆肥等。而果蔬垃圾具有含水量高、有机成分含量高等特点，因其热值较低，焚烧处理投资大，而且尾气排放受限制等也难于广泛应用。若采用卫生填埋法，不仅造成了果蔬垃圾中有机物的损失，而且会放出大量的温室气体和有害气体污染环境，同时，产生的渗滤液不仅会污染地下水，而且会造成土壤的污染。堆肥法可以实现减量化，但垃圾中各类杂质含量较高，重金属等有毒有害物质的含量难以探究，所以处理难度较大，技术达标困难。

而厌氧发酵技术处理果蔬垃圾具有很大的优势，可以获得清洁能源沼气，从源头上实现果蔬垃圾低碳处理；催化燃烧低碳能源环保团队用相差理论，研发了0-1首台套辐射换热近零污染排放炉窑并提出一种利用厌氧消化技术和甲烷催化燃烧技术的果蔬垃圾综合处理方案，助力双碳目标下的低碳垃圾处理。

目前，厌氧消化法是一种比较成熟的果蔬垃圾处理技术。该方法将果蔬垃圾放入密闭的消化罐中，通过微生物的作用将有机物质分解成沼气和有机肥。这种方法不仅可以有效地处理果蔬垃圾，还可以生产出有用的沼气和有机肥料。

而沼气则是一种非常重要的能源，既可以替代传统的化石能源，又可以减少二氧化碳等温室气体的排放。因此，利用沼气来替代传统能源，符合双碳目标计划要求。

贫甲烷/空气混合物催化燃烧在可燃界限以外，燃烧效率高，其节能效果明显，污染物排放几乎为零，此炉窑的应用前景可观。较于其他甲烷普通燃烧产生二氧化碳含量9％左右，且含污染物非常大的烟气，该炉窑催化燃烧烟气，去除水蒸气，产出含量6％且低碳无污染的二氧化碳。经实验证明，该烟气中小鼠能正常存活，达到了医学级标准。

基于上述技术，本团队提出工业智慧制造车间与植物园区农业产品固碳相结合的综合环境治理低碳模式。智慧车间的管理为远程控制和自动化运行。采用工艺原则进行布置，将功能相同或相近的一组设施排布在一起。每个生产机器都可以投入到生产当中去;不局限于单一产品的生产，可多品种大批量生产，所需耗资较少。

果蔬垃圾经过一定的工序，厌氧发酵产生的沼气部分由管道输送至冷却脱水装置。经过滤去除杂质和污染物，然后经沼气提纯装置提纯后的甲烷，输入车间中多台辐射换热近零污染排放炉窑中，其具备表面加工优势，经过催化燃烧后用于尾矿、粉煤灰固废转化类宝石色表面艺术材料，而产生的二氧化碳气体输送至植物园大棚或者植物园室外环境中。

固碳植物园区采用农林复合系统能够实现农业生产和环境保护二者的平衡发展, 是解决当前资源枯竭、农林用地矛盾等问题的可持续土地管理模式。农林复合系统相较于单一生态系统固碳量大幅增加。 该模式中存在甲烷催化燃烧产生的医学级干净的二氧化碳，对植物的光合作用具有显著的促进效应，极大地提高该复合系统的固碳潜力。

利用陆地植被的固碳功能被认为是固碳减排方式中成本效益最优的方法。因此碳贸易正成为目前减缓气候变化的一个强有力的办法为买卖双方提供了双赢的契机。我国陆地植被的固碳功能潜力巨大可为温室气体减排提供重要保障。

碳交易主要是为减少全球CO2排放所采用的市场机制，通过碳交易促进温室气体减排将会达到对资源有效的分配利用。国家或企业可以获得资金进行生态环境建设并获得商业利润。

综上所述，转变传统的果蔬垃圾处理方式，建立规模化垃圾低碳技术系列工业设备综合利用产业链，充分利用有机废弃物资源发展推广生物固碳技术。逐步以优质生物质能源取代传统能源，缓解能源危机、减轻环境污染，助力实现双碳目标。