垃圾的能量

人造电弧可以处理垃圾并产生电能。

撰文 约翰·帕夫卢斯（John Pavlus）

翻译 阮南捷

垃圾蕴含的能量存在于它的化学键当中。等离子气化技术（plasma gasification）已经发展了数十年，用这种技术可以把垃圾中的能量提取出来。这个过程在理论上很简单。当电流穿过封闭容器内的气体（通常是普通空气）时，会产生电弧和超高温等离子体——也就是离子化的气体，温度可达7,000℃，甚至比太阳表面还热。这个过程如果发生在自然界中，就被称为闪电，因此从字面上说，等离子气化其实就是发生在容器中的人工闪电。等离子体的极高温度可以破坏容器中任何垃圾的分子键，从而将有机物转化为合成气（一种一氧化碳和氢气的混合物），其他物质则变成类似玻璃体的熔渣。合成气可以用在涡轮机中作为燃料进行发电，也可以用来生产乙醇、甲醇和生物柴油；熔渣则可以加工成建筑材料。

过去，气化法在成本上还难以跟传统的城市垃圾处理方法相竞争。但逐渐成熟的技术使这种方法的成本不断降低，同时能源的价格也在不断攀升。现在“两条曲线已经相交了——把垃圾送到等离子体处理厂处理变得比堆成垃圾山要便宜了”，美国佐治亚理工学院等离子体研究所所长路易斯·齐尔切奥（Louis Circeo）说。2009夏初，垃圾处理业巨头废物管理公司（Waste Management）开始与InEnTec公司（总部设在俄勒冈）展开合作，将InEnTec公司的等离子体气化设备投入商业使用。它们正在美国的佛罗里达、路易斯安那和加利福尼亚三个州建设大型试验工厂，每个工厂日处理垃圾的能力超过1,000吨。

等离子体也并非完美无缺。虽然玻璃体熔渣里隐含的有毒重金属已经通过了美国环保局的可浸出标准（日本和法国在很多年前就已经使用这种东西作为建筑材料），但社区对于建造这样一个工厂还是心存疑虑。合成气发电的碳足迹小于燃煤发电。齐尔切奥介绍说：“用等离子体处理一吨垃圾，相当于把排放到大气中的二氧化碳减少了两吨。”但这个方法还是会增加温室气体的净排放。

齐尔切奥承认：“事情不可能尽善尽美。不过美国环保局统计过，如果美国所有城市固体垃圾都用等离子体处理并发电的话，就能提供全国用电需求总量的5%~8 %——相当于大约25座核电站或目前所有水电站的发电量。”预计到2020年，美国的垃圾日产量将达100万吨，因此利用等离子体技术从垃圾中回收部分能量的做法将变得越来越重要。

水泥像海绵一样吸收二氧化碳

传统水泥生产过程所产生的二氧化碳排放至少占全球总排放量的5％，不过使用新材料可以制造出“碳中性”水泥。英国伦敦大学帝国理工学院资助成立的 Novacem公司用二氧化镁制造水泥，这种水泥在凝固过程中会自然吸收二氧化碳。美国加利福尼亚州的Calera公司则用海水把附近一家发电厂排放的碳固定到水泥里。

新型蜜蜂

自2006年以来，蜂群崩溃衰竭症（CCD）已经导致超过1/3的蜜蜂群消亡（参见《环球科学》2009年第5期《蜂群为何神秘消失》）。曾经依赖蜜蜂给杏树、桃树、苹果树等作物授粉的农民，现在正指望一种蓝色果园壁蜂挽回大局。一只高效的果园壁蜂（右图）授粉范围相当于50只普通蜜蜂的总和，但这种蜂很难饲养，因为它们天性喜欢独居。这些小家伙不能完全取代蜜蜂的作用，但在科学家跟蜂群崩溃衰竭症作斗争的时候，它们可以组成一道农业安全的防线。

咸水作物

世界淡水供应日趋紧张，食物需求却不断激增，耐盐作物无疑可以减轻这一负担。澳大利亚阿德莱德大学的研究者，利用基因工程提高了一种作物抵抗盐类在叶片内蓄积的能力，使这种植物能够在本来会令它枯萎的环境下存活。假如同样的基因改造运用在水稻（下图）和小麦之类的谷类作物上，那些被干旱或过度灌溉破坏的土地就有可能再次成为人们的粮仓。科学家正在进行相关实验。

［撰文/约翰·帕夫卢斯（John Pavlus） 翻译/阮南捷］