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氢是一切的负责人：如何为日本酒店的塑料碎片产生能量



塑料垃圾已从任何自尊自大的具有环保意识的公民的噩梦转变为向氢经济过渡的资源之一。最近，在日本工业城市川崎（Kawasaki）开业了一家酒店，其能源来自于客人使用的回收瓶，袋甚至牙刷。我们将讲述“日本车里雅宾斯克”是如何参与这一实践的，以及东芝在其中扮演的角色。

19世纪发明了不同类型的塑料。 1862年，英国亚历山大公园（Alexander Parks）试图为象牙（台球的主要材料）创造一种廉价的替代品。在混合了硝酸纤维素，樟脑和酒精后，他加热了所得物质，然后冷却。因此，Parkesin出现了-第一种半合成塑料。在随后的几年中，发明了其他类型的塑料，但其商业成功的时代开始于20世纪中叶。

1967年，电影《毕业生》在美国的银幕上放映。在一个场景中，商人McGuire呼吁与大学毕业生Ben（由年轻的Dustin Hoffman扮演）进行秘密对话，并说：“我想告诉你一个字。只有一个。塑料。塑料有着美好的未来。考虑一下”。对话随后进入了根据美国电影学会的前100名电影院报价。资料来源：wsinful / YouTube

确实，塑料时代是在20世纪下半叶出现的-与此同时，大众消费迅速增长。据《经济学人》杂志报道，自1950年代以来，地球上已生产了63亿吨塑料，其中仅9％被回收，12％被回收。其余在哪里？

其余的要么埋在地下，要么漂洋过海。而且还没有任何改善：在2010年代，每年生产300-400百万吨塑料。联合国环境规划署（UNEP）的专家在2014年表示：“很遗憾，市场经济未能考虑到外部环境因素，包括海洋塑料的社会，环境和经济影响。当前的“塑料经济”的特征是生产和消费的线性模型，其中产生了不可预测的废物量，从而导致其完全低效。”


海洋塑料污染的主要来源和方式。值得注意的是，40％的塑料废物是包装。资料来源：“海洋中的塑料碎片和微塑料。全球警告和研究，行动呼吁和政策变更指南。” 环境署，2016年，内罗毕/环境署（2016年）。

在沿海水域，尤其是在人口密度高的地区，以及密集捕捞和发达的沿海旅游业地区，发现了最大数量的塑料堆积物。其中之一是日本，在这个国家，与塑料废物的斗争已经进行了很长时间，而且并非没有结果。根据联合国的资料，在朝阳的国家，塑料的总利用率为82％。但是日本人并没有马上做到这一点。

日本车里雅宾斯克：川崎如何转变为生态城市


第二次世界大战后，日本形成了大型工业区，从而确保了经济的快速增长。硬币的另一面是日益严重的环境问题，不仅损害了自然，而且还夺走了生命。例如，1950-1960年。重复记录了工厂排放的无机汞导致的水am病暴发（致命性麻痹）。

日本工业（及相关环境问题）的发展中心是川崎的沿海工业区-约100家企业，占地100公顷。在1970-1980年代。一个强大的环保运动在这里诞生，迫使地方当局采取行动。 1970年，该市与39家工厂签署了防止空气污染协议。 1972年，建立了一个监测有害排放物的中心。 1978年，在32家最大的工厂中引入了自动氮氧化物输出控制。

同时，开发了废物管理系统，其中涉及大多数垃圾的处理。


在川崎市创建和调试废物管理系统花了50多年的时间。资料来源：川崎环境研究所

1997年，日本政府将川崎市选为实施“生态”项目的“训练场”。该州计划为24个生态城市提供6亿美元的补贴，并为这些城市的60个项目提供16亿美元的直接投资，

此外，川崎立即获得了废物再利用的“专业化”。到2004年，在这里建成了一个工业园区（川崎零排放工业园区），其中有15家企业参与了废物处理。当地工业区的企业正在逐渐合并为一个可循环利用的消费和分销网络。它的一部分将是城市氢气分配网络。她如何工作？

火，水和管道：塑料如何转化为能源


2015年，川崎制定了“实现氢能社会的川崎氢战略”。作为该计划的一部分，计划在川崎市建立氢供应链（包括来自国外的氢供应链），在这里将使用东芝系统将这些气体加工成能源。

2017年，东芝自主发电站H2One已经开始为川崎的武藏-御园之地火车站供电和供热，我们早些时候在哈布雷（Habré）谈到过。该站通过电解从水中产生氢，内置的太阳能电池为该过程提供动力。然后，氢被转化为用于该站的能量。

但是氢不仅可以从水中获得，而且可以从再生塑料中获得。在2018年，东芝为KAWASAKI KING SKYFRONT东急REI酒店安装了H2Rex。与H2One不同，它不会产生氢气，而是从外部来源接收氢气，然后将天然气转化为电能和热量供旅馆使用。

塑料如何变成氢？这发生在我们氢战略合作伙伴的工厂- 昭和电工。通过公开招标过程，塑料废物来自城市的垃圾收集系统，包括川崎沿海地区。在此，所使用的塑料通过热气化而分解。在这种情况下，废物的有机部分会转化为氢，并且还会释放出一氧化碳。此过程中的一氧化碳用于生产碳基产品，例如干冰。氢气用于产生氨，进入氢气站，还用于在旅馆中发电。


从195吨塑料废料中，可以生产175吨氨。资料来源：昭和电工

氢从昭和电工的工厂流入一条管道，该管道通向距离该工厂5公里的一家旅馆。管道提供稳定的气体供应，并且在运输过程中（例如带有内燃机的汽车）不会排放二氧化碳。使用这种管道网络，与现有方法相比，可以将整个链中的二氧化碳排放总量降低约80％。

气体从管道流到东芝制氢机H2Rex。它的燃料电池通过大气中产生的氢气和氧气之间的电化学反应产生电能。结果是电和热。


H2Rex对自然无害。生产的唯一副产品是水，该水用于发电机的运行。顺便说一下，酒店的塑料废料（牙刷，包装，一次性餐具）直接送到了昭和电工工厂。来源：东芝能源公司

同时，氢气利用率达到96％。另外，燃料电池产生的热量可用于加热水或热量。

H2Rex与传统的发电厂不同（例如，将热量转化为蒸汽并驱动涡轮的涡轮发电机），它不会将热能转化为动能，而是利用氢和大气中氧气的电化学反应产生的。资料来源：东芝能源

此外，东芝的燃料电池结构无需外部加湿器-发电机产生的水用于此。

另一个特点是H2Rex中使用的固体聚合物燃料电池的起始温度低（60-70度）。因此，它们不需要加热太多就可以产生能量，这意味着白天可以快速启动和停止安装。而且，这些元素易于调整到给定的负载，这使它们便于在能耗不稳定的行业中使用（例如，在白天出现高峰负荷和夜间“平静”的服务行业）。

H2Rex会提供多少能量？一年内，一个装置可以为100户家庭供电（70.08万千瓦时），也可以为1.21万个浴缸提供热水（2420万升热水）。

到处都有：氢能还会在哪里生产和使用？


到2050年，日本20％的电力将来自氢气。另外，朝阳之地将需要大约80艘油轮-它们将以液态形式运输氢。日本公司已经开始建立全球网络，以生产和供应氢作为能源。2019年，一家日本公司在黑斯廷斯（澳大利亚维多利亚州）建立了一个氢气站。除了满足当地的燃料需求外，氢气还将转化为液体，倒入油轮中，并输送到包括日本在内的各个国家。

我想知道2050年的石油价格将如何变化？

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