生物法解決火電廠排放廢氣問題
更新時間：2014-08-21 08:54
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近期，環境問題凸顯。總結開來，歸為兩點，一是能源短缺，二是環境污染問題。
讓國民建立環境保護意識固然重要，但是，環境污染問題、能源短缺問題從根本來說是發展經濟帶來的。工廠產生的污染是環境污染的最重要的組成部分.
我們現代使用最廣泛的能源是電能，而我國的電能主要由火力發電提供，火力發電廠簡稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣作為燃料生產電能的工廠，它的基本生產過程是：燃料在鍋爐中燃燒加熱水使成蒸汽，將燃料的化學能轉變成熱能，蒸汽壓力推動汽輪機旋轉，熱能轉換成機械能，然后汽輪機帶動發電機旋轉，將機械能轉變成電能。據資料顯示，我國火力發電主要以燃煤為主，占80%左右。
燃煤電廠的廢氣主要來源于鍋爐燃燒產生的煙氣、氣力輸灰系統中間灰庫排氣和煤場產生的含塵廢氣，以及煤場、原煤破碎及煤輸送所產生的煤塵。其中，鍋爐燃燒產生的煙氣量和其所含的污染物排放量遠遠大于其他廢氣，這是污染治理的重點。鍋爐燃燒產生的煙氣中的污染物有飛灰、SO2、NOx、CO、CO2、少量的氟化物和氯化物。它們所占的比率取決于煤炭中的礦物質組成，主要污染物是飛灰、煤塵、SO2和NOx。鍋爐燃燒產生的煙氣排放量大，排氣溫度高。由此帶來了巨大的碳排放，引起溫室效應。 如果把火電廠產生的廢氣通過轉化裝置，除去固體廢物，并將其中的CO2轉化為能源，就可以既從源頭上消除了溫室氣體CO2，又一定程度上解決了能源問題。
太陽能是萬能之源，我們運用的諸多能源，都是太陽能經過多級傳遞而剩余的。我們都知道，能量每傳播一級，都要有不少的損耗。并且，我們只靠植物或極少的工具來接收并不可觀量的太陽能，所以，能源緊缺是一定會出現的！而且，不管你用不用太陽能，它都在那里，不會有任何改變，你不用，就散失了。所以，何不更充分地運用太陽能呢？ 前幾天，在新聞中得知，科學家希望富集空氣中的CO2， 并運用碳單質還原成CO，從而經過一系列有機反應，轉化為油脂。我認為，這個想法有四個不足，第一是富集空氣中的CO2并不容易，需要耗費大量的原料及能量，第二是還原反應要耗很多能，由化學反應機理及能量守恒定律，耗得能是要大于有機生成物的能量的，得不償失，第三是化學催化劑催化反應效率較低，可行性并不高，第四是完成這些反應需要很大的廠房，占用地質資源，很耗費經費。但是這個想法給人無限的啟迪。 我們在欣賞大自然的杰作之時，還需要更好地運用這些杰作，比如說光合作用，植物們通過上億年的進化，逐步形成適應大自然，即客觀條件的本能，如果我們對這些本能加以利用，不僅可以達到我們的目的，更可以很輕松、很容易達到實現本能所需要的條件，因為這些條件往往是大自然的現狀，這樣可以很大程度地減少開支，并且對這些本能的運用，能夠大大地減小對環境的污染、也能對太陽能更充分的加以運用。
我提出的“Recycle Energy”概念，很多人可能會有疑問，能量只能逐級轉遞，不能循環，何來循環能源？其實，我們并不是讓能量“轉圈”，而是通過物質循環，讓這種物質攜帶、傳遞能量。這種物質，即為溫室氣體二氧化碳，它可利用，原因是它含有碳元素，可以實現無機、有機的轉換，利用它的好處，在于可以很大程度上減少它在大氣中的含量，使CO2循環起來，而不在大氣中積累，可以很好地解決環境問題之全球變暖問題。 CO2這種物質，是植物的“食物”，我們可以運用植物來固定太陽能。但是這樣，需要轉移大量的植物作為工業原料，開銷較大，且植物是生命，我們還需去維護它，并且，最重要的是，植物自己也需要能量，這樣會使產量降低。 所以，我們可以運用生物酶技術。
第一步，我們需要提取生物酶，來源即為小球藻，這種生物，是一種球形單細胞淡水藻類，直徑3～8微米，是地球上最早的生命之一，出現在20多億年前，基因始終沒有變化，是一種高效的光合植物，大約為一般植物光合強度的20倍，以光合自養生長繁殖，分布極廣。
我們首先取陽光下茁壯成長的小球藻，放于培養基上培養，其繁殖力旺盛，大約幾個小時就需要擴大培養。
第二步，“取酶”，先研磨、攪碎小球藻，最后用離心機分離，提出小球藻的葉綠素與光合作用相關的酶，并純化，不用很精密。
第三步，裝“箱”，將精密活性炭加入泡沫金屬內部，將酶與光合色素以份裝至泡沫金屬表面，運用固定工藝進行固定。（注：一份的量為小球藻比例的整數倍，且具體倍數由實驗測的最高效率決定） 將這幾步工業化生產，制備較大規模的CO2吸收器，置于工廠中和植被較少的空地。這個吸收器，要設計得可以兼容能量的收集裝置，即收集糖分流程。
這樣，我們就可以一邊整治CO2排量問題，一邊解決能源問題。
從本課中，我學習到處理廢氣的具體方法，由于火力發電排出的氣體中有大量粉塵，直接與微生物接觸將直接降低反應速率，同時也可能會造成催化劑中毒。所以第一步將是氣態除塵操作。課上，老師講了重力沉降、袋濾除塵等方式，我認為，重力沉降過慢，可以做預處理，同時也可以降低氣體流速和溫度，起到緩沖作用，然后將初步除塵氣體進入旋風除塵器，進一步除塵，最后運用袋式除塵器，以致最終除塵。當然，這只是一個構思，最終的工藝，將在實驗后確定。 排放氣體中，除去固體粉塵，還有二氧化硫、氮氧化物，同樣可以使微生物及催化劑中毒，降低使用壽命和處理速率，本課中的吸附知識就派上用場，我們可以選用活性炭吸附劑，除去廢氣中的二氧化硫和氮氧化物，并且使用多通道，保證催化劑的再生過程。
經過這些步驟的廢氣，其中的二氧化碳得到了富集，就可以進入生物轉化裝置了。該裝置中，我們運用生物質能裝置的相關知識，就可以設計轉化二氧化碳為能源的工藝了。
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