从废料中提取可再生能源

克兰菲尔德大学环境科学与技术系废物中可再生能源讲师Stuart Wagland博士谈到AZoCleantech从废物中收集可再生能源。

克兰菲尔德大学已经开发了一种新的方法来估计可从废物中收集的可再生能源的数量。你能总结一下这种新颖的方法吗?

这种方法基于非常简单的原则。对于初始图像分析，样本图像捕获在一个已知的区域(我们使用1x1米);然而，这将取决于设备中的传送带尺寸。然后，使用专门的软件对图像进行分析，在“点-网格”步骤之前对图像进行校正和标准化，在“点-网格”步骤中，覆盖特定废物成分的点的数量被量化。

该方法首先需要校准，以便将点的数量转换为一个合成度量;这有助于最小化使用2D工具分析3D样本的限制。为了做到这一点，我们仔细计算了每个组件的每个点的千克，并将其用于方法的校准。然后，点的数量被转换为样品的总质量，因此是一个百分比组成。

微波分析作用于吸收，因此一个发射机和接收器装置被放置在样品的两侧(即，在传送带的上方和下方)，材料中吸收的差异可以转换为含水率百分比。

然后，可以使用这两个输出来计算净热值(使用特征数据库，例如废物成分的总热值)、生物成分(同样是数据库)，最后计算生物成分的净能量。

在考虑可再生资源时，能源和废物行业目前的问题是什么?

主要的问题是成本。要了解混合废料的可再生能源产量有几种方法。这包括人工分类，这是破坏性和耗时的;选择性溶解-一种化学分析方法，通常在场外进行，有许多局限性。最后，可再生能源可以通过捕获烟道气样品并将其提交进行碳定年(14C)分析来计算。这种分析相对昂贵，需要由专门的实验室来完成。

碳定年法是确定混合废料可再生能源产量的最精确的方法，被广泛接受。

与目前的方法相比，这种计算潜在可再生能源的新方法如何?它如何挑战当前废物管理的问题?

该方法使用碳年代测定的数据;然而，它允许操作人员在热转换之前计算样品的可再生能源潜力。这在生产垃圾衍生燃料(RDF)或固体回收燃料(SRF)方面特别有用，因为最终用户的信心很重要。从本质上说，如果可再生能源的净热值和净热值是已知的，那么终端用户就确切地知道他们得到了什么。

使用了什么工具来应用这种新方法?

开发过程中使用的工具包括来自国家物理实验室的微波技术，以及用于处理样本数字图像的专门图像分析软件。

这种计算潜在可再生能源的新方法有什么特别的缺点吗?这种方法是否受到任何混杂因素的影响?

图像分析方法的主要缺点是点网格分析是一种手工技术，需要有人来处理图像。这通常需要少于5分钟的每张图像，并且一个代表性样本所需的图像数量将根据处理的废物数量而变化。

然而，尽管在目前阶段手工输入并不理想，但该工具相对于现有技术的优势抵消了这一点。

另一个限制是，由于它是数据库链接的，因此可能存在一些误差幅度。然而，当使用更全面的数据库(比如克兰菲尔德编译的数据库)时，这些数据就会减少。

这种新方法主要针对哪种废料?有没有什么特别的废料会挑战这种新方法的准确性?

这种方法的重点是残余废物，例如从家庭和工商业场所收集的废物。该方法可应用于垃圾碎片，如RDF/SRF;然而，样本量需要减少。因此，与其使用1x1米的图像，可能需要做一些10x10厘米的样品。

这种新方法的有效性如何?

这种方法的准确性确实相当好。实际与确定的百分比构成有很强的相关性，图像分析工具计算出的可再生能源与实际值相差在5%以内。

这种新的分析方法对当地和全球范围内的能源供应商和废物处理行业意味着什么?

这有两个明确的应用:一个是确定材料在热处理前的可再生能源，另一个是确定废物衍生燃料的可再生能源潜力。这是两个不同的市场，一个是燃料使用者，另一个是废物处理燃料生产者。

您的研究团队计划如何开发工具，并在不同的废物处理设施上进行测试?

我们目前正在寻找自动化的系统，以提高准确性和减少对数据库属性的依赖。为了做到这一点，我们将着眼于计算所需参数的其他方法。此外，我们亦有需要在废物处理环境中进行一些长期试验，以期进一步发展该系统，使其走向商业化。

你如何看待这种新的分析方法对废物处理的影响?

这一系统使使用者能够管理其废物的混合和处理，特别是如果他们的目标是生产高净热值和/或高生物成分的燃料。这项技术还需要进一步发展，在这一领域的研究有很多非常令人兴奋的潜力。

关于斯图尔特·瓦格兰医生

Stuart Wagland博士于2009年加入克兰菲尔德大学，现任废弃物可再生能源讲师。他获得了化学学位，随后又在克兰菲尔德大学获得了环境化学博士学位。Stuart是一名特许化学家，皇家化学学会(RSC)成员，目前是RSC环境化学小组(ECG)的委员。

Stuart对固体废物材料的性质感兴趣，如英国废物流的组成、资源回收和能源潜力。

他是MSc可再生能源技术课程的课程主任，直接参与各种授课模块的管理，并在多个MSc课程中进行授课，同时监督研究学生学习一系列与行业相关的主题。斯图尔特目前的工作包括了解从废物中回收能量的有机材料的物理和化学性质，以及从废物的生物成分中回收能量。