德国fraunhofer：来自植物残渣的绿色氢气

2022年07月02日08:42:01 科学 1833

到目前为止，处理绿色废物和污水污泥的最常见方法是堆肥或焚烧。然而，使用这些材料来生产有价值的能源氢将更有意义。弗劳恩霍夫制造工程与自动化IPA研究所的一组研究人员正在努力实现这一目标。CO2捕获是这一发展的关键：例如，在从废物中生产氢气过程中产生的CO2被分离出来，然后用作化学工业的原材料。通过这种方式，研究小组可以使用各种工艺从有机废物中产生负碳氢，从而从大气中去除CO2。

德国不乏有机废物。根据德国环境署的数据，仅去年一年就有大约460万吨最终进入了德国家庭的堆肥箱。这还不包括来自公园和花园，农业和食品生产的废物，以及污水污泥和食堂的剩余物 - 总而言之，它达到了1500万吨。其中大部分被带到堆肥厂，或被焚烧以产生热量和电力。这会产生二氧化碳（CO2）排放，这损害了我们的气候。“有机废物太有价值了，不能以这种方式使用，”斯图加特弗劳恩霍夫IPA生物智能技术可持续发展小组负责人Johannes Full说。“使用这种材料产生氢气更有意义。公司2然后，在此过程中发射的辐射可以被分离，存储或用于工业应用。许多人认为氢气是未来的清洁能源载体。在能量转换过程中的利用过程中，只有水被释放出来。但就目前而言，氢气仍然主要由天然气产生。基于植物残渣的生产过程将更加气候友好，就像用可再生电力电解一样。

降低一氧化碳水平2在大气中

在过去的几年中，已经看到了将生物质转化为氢气的各种工艺的发展。在他们的分析中，Full和他的同事们评估了哪些工艺在技术上是成熟的，并且可以在未来有效地运行。新的转化方法也有望成为传统有机废物管理中某些弱点的答案：无论生物质是堆肥还是燃烧，它总是释放出植物事先通过光合作用从空气中吸收的二氧化碳。从工厂中捕获这些温室气体，目的是将其用作化学工业的原材料或将其储存在废弃的天然气田地下，这将更有意义。“这样，我们就能一石二鸟，”Full说。“我们致力于减少大气中二氧化碳的含量，同时也利用植物残渣在此过程中产生绿色氢气。

充分利用生物质的潜力

Fraunhofer IPA正在与金属行业的一家公司合作开展的一个项目展示了生物质的潜力。在这个项目中，来自当地果农和葡萄酒商的废物，以及纸板，木材和食堂废物可以转化为氢气。然后将这种氢气直接用于金属加工。该过程的第一步是在黑暗容器中细菌的帮助下发酵剩余的水果和食堂废物，以产生氢气和二氧化碳。然后，发酵的物质可以通过传统沼气厂的另一种发酵过程转化为甲烷。甲烷又转化为氢气和一氧化碳2.相比之下，木材和纸纤维很难以这种方式发酵。它们可以分成一氧化碳2和氢气使用木材气化炉。作为该项目的一部分，Fraunhofer IPA正在比较不同的工艺选项，以帮助选择最合适和最有效的技术。此外，IPA研究人员正在开发技术优化方法，以降低成本并确保各自的过程尽可能环保。

从紫色细菌中产生氢气

紫色细菌在从水果和乳制品废物中产生氢气特别有效。斯图加特大学的研究人员已经成功地以几乎不需要光的方式修饰了细菌，这意味着氢气生产过程需要更少的能量。与Fraunhofer IPA一起，他们正在研究未来更大规模地用紫色细菌生产氢气的财务上可行的方法。作为H2Wood – BlackForest项目的一部分，Fraunhofer IPA的团队还与Fraunhofer界面工程和生物技术研究所IGB合作，探索微生物如何分解木材废料以形成氢气和其他有价值的分子，用于化学工业。其他项目合作伙伴包括Schwarzwald校园和斯图加特大学工业制造与管理研究所IFF。

巴登 - 符腾堡州的工业氢气枢纽研究

弗劳恩霍夫IPA进行的题为“巴登 - 符腾堡州的工业氢枢纽”（简称“I-H2-Hub-BW”）的研究表明，绿色氢气有可能满足特定工业部门的某些能源需求和区域内的重型货物运输。研究人员发现，如果配送中心（即枢纽）具有战略定位，分散的氢气生产和使用将得到回报。这些集线器使用绿色电力，操作电解槽，将水分解成氢气和氧气。为了避免运输成本，枢纽必须尽可能靠近消费者。因此，选择地点的第二个重要标准是当地工业对工艺热，高温工艺和氢气的需求，例如用于生产氮肥。基础设施同样重要：“理想的位置是靠近繁忙的道路和可以设置氢气加注站的卡车仓库，”Fraunhofer IPA的科学家Jürgen Henke博士说。在位置标准的帮助下，Henke领导的研究小组确定了巴登 - 符腾堡州的可能位置 - 首先是莱茵 - 内卡大都市区和大卡尔斯鲁厄地区。在计算机模拟的帮助下，弗劳恩霍夫IPA的研究人员证明，在特定情况下，30%的化石能源可以在十年内被区域生产的绿色氢气所取代 - 仅使用该州自己的开放空间。

Fraunhofer USA\\r Fraunhofer USA， Inc. 成立于 1994 年，是一家非营利性的 501 研发组织。FhUSA为来自行业，州和联邦政府的客户进行应用研发。作为欧洲最大的研发组织Fraunhofer Society的全资子公司，Fraunhofer USA拥有国内和国际资源来增强研发服务组合。弗劳恩霍夫美国研究中心和德国弗劳恩霍夫研究所共同努力，为全球市场提供最通用的尖端技术。Fraunhofer USA提供独特的跨大西洋商机，以缩小从实验室到实际市场的创新差距。\\r \\r Fraunhofer USA是德国Fraunhofer Gesellschaft的子公司，运营着七个研究中心和两个营销办事处。每个研究中心都隶属于德国67个弗劳恩霍夫研究所中的至少一个，以及美国的一所主要研究型大学。美国实验性软件工程和能源创新，加强跨大西洋在教育、应用研究和创新方面的合作。 indeed.com