王树众(右一)与团队成员围绕亚临界水热处理装置的流程优化展开研讨。(首席记者 吕聪 摄)
王树众教授团队研发的餐厨垃圾亚临界水热处理集成装置在广东某地应用。(受访者供图)
餐馆后厨的泔水桶里,残羹剩菜层层堆叠;家里的垃圾桶中,过期食物与厨余垃圾相互混杂。随着生活水平提升与餐桌日益丰盛,这些被称为“餐厨垃圾”的废弃物,正以惊人规模在城市“疯长”。若处理不当,它们会污染环境,成为病菌传播的温床;更有甚者,被不法分子盯上,粗制滥造成为“地沟油”回流餐桌,变成食品安全的隐患。
如何让这些“城市代谢废物”摆脱“污染者”的标签,实现从“剩宴”到“资源”的蜕变?西安交通大学王树众教授团队研发的“亚临界水热处理技术”,给出了“西安方案”——这项技术不仅让餐厨垃圾转化为生物燃油和有机肥料,且已在全国多地开花结果,为破解餐厨垃圾处理难题提供了可复制的“西安经验”。
“剩宴”难消:
传统处理方式的“浪费”与“隐患”双困局
西安交通大学能源与动力工程学院教授、博士生导师王树众,在超临界、亚临界流体技术领域深耕多年,带领团队拿下超300余项国家发明专利,系列成果已在城市污泥处理、蓝藻制油、秸秆提炼生物航油等领域落地。但他心里始终在思考:如何让实验室的技术成果更贴近民生?
当了解到餐厨垃圾处理的行业困局——传统方式既难实现彻底无害化,又无法充分挖掘资源价值,他敏锐意识到,团队的亚临界水热处理技术或许正是破题的关键。一场针对餐厨垃圾处理的攻关悄然开启。
“长期以来,我国餐厨垃圾处理深陷‘低效、低质、低收益’的泥潭。”王树众说,当前主流处理方式中,厌氧发酵制沼气最为常见。但餐厨垃圾含水量非常高,混杂着菜叶、骨头、油脂等多种成分以及生物病毒和病原菌,发酵过程中难以实现生物完全灭活,且沼渣的肥效利用价值有限。
其次是焚烧发电——将其与生活垃圾一同焚烧,看似实现了“变废为能”,实际效果却差强人意:高水分会大幅拉低锅炉焚烧效率,过程中还可能释放有害气体,形成二次污染。而采用蚯蚓、黑水虻等生物转化技术处理时,不仅难以彻底杀灭病菌和寄生虫卵,存在疫病传播风险,且处理效率偏低、转化不够彻底,同样不是理想方案。
“传统方式要么浪费资源,要么暗藏风险,始终没走出‘处理难、利用差’的死循环。”王树众说,这正是他和团队决心另辟蹊径的初衷。
水热“魔法”:
亚临界水热处理技术的“点石成金”
广东东莞某地,整洁的车间里,一组不锈钢亮银色的大型装置正有序运转。成吨的餐厨垃圾被送入进料口,流转至核心反应系统,数小时后,金黄的生物油与咖啡色的液体便从另一端连续产出。这正是王树众教授团队研发的“餐厨垃圾亚临界水热处理技术及系统集成”装置,垃圾变资源的奇妙转化在此真实上演。
“核心原理是让水在高温高压下‘变身’。”王树众用通俗的语言解释这项技术:在250℃-350℃、5兆帕-15兆帕的条件下,水处于“亚临界状态”,此时它不再是普通的水,而是能快速分解有机物的“分子剪刀”。餐厨垃圾中的植物油、动物油脂、蛋白质、纤维素等被高效裂解重组,实现惊人的转化效率与价值——脂类、蛋白质、纤维素等转化为高热值的生物粗油,经精馏提质后可生成高品质轻质油,剩余渣油可作为生物质锅炉燃料;处理后的水热液化水相产物(富含氮、磷等)蜕变为营养丰富的水溶性小分子有机液肥,能用于农田,促进作物生长。
更关键的是,高温高压环境能彻底杀灭餐厨垃圾中的病毒、病原菌,实现无害化处理。整个过程就像一场“闭环魔术”,将餐厨垃圾“吃干榨净”:反应后的产物余热通过三级余热回收系统实现高效循环利用,且产物完全资源化利用(生物油、水溶性有机液肥),无须额外处理废水、废渣,气相产物也可直接作为燃料燃烧,真正实现零排放、全量化资源利用。
王树众教授介绍,与传统处理技术相比,这项技术的优势显而易见:生物油产率是传统工艺的3至4倍,1吨餐厨垃圾可产出价值约2000元的生物油和有机肥,实现了“经济效益、环境效益、社会效益”的三重丰收。
“破茧”之路:
技术攻坚与资本助力的“双向奔赴”
这项“变废为宝”的技术,背后是科研团队持之以恒的攻关。“最大的挑战是提高生物油产率。”王树众向记者坦言,团队起步时生物油产率仅43%(干基),“科研工作者的使命,就是不断突破边界,向新的极限发起挑战”。
为啃下这块硬骨头,王树众带领团队一头扎进实验室。他们像调试精密配方般测试不同催化剂,最终研发出“独家秘方”,能精准“引导”油脂转化;又似优化烹饪流程般调整温度、压力、反应时间,让餐厨垃圾中每一份可利用成分都充分参与“蜕变”。历经数百次工况试验,生物油产率从43%跃升至85%,品质也大幅提升。
实际上,王树众团队在水热液化处理技术领域已深耕15年,单就餐厨垃圾亚临界水热制生物油技术,便积累了48项发明专利及知识产权成果。但科研成果从实验室走向市场的“最后一公里”,曾是一道难以逾越的鸿沟。
转机出现在2022年。王树众教授团队及产业化项目,凭借显著技术优势与广阔市场前景,吸引了秦创原春种基金的关注。当年,基金注入100万元关键资金,还助力王树众在西咸新区能源金贸区创立陕西圣昊朗道科技有限公司。
“春种基金不仅给了我们‘启动燃料’,还带来宝贵的行业资源与贴心服务。”王树众感慨。在资本与资源双重赋能下,团队加速奔跑:2023年6月,国内首台5吨/天工业化装置在东莞投运;2024年,50吨/天大型装置落地广东另一城市,实现全自动化运行,“车间里闻不到异味,工人只需监控设备参数”。
“燎原”之势:
技术成果的全国落地与应用拓展
如今,这套餐厨垃圾无害化处理与资源化利用的“西安方案”,已在广东、四川、青海等全国多省份落地应用,让更多城市的餐厨垃圾踏上“变废为宝”的逆袭之路。王树众团队也升级商业模式,从单纯“卖技术”转向“方案+核心设备”一体化输出,在产业蓝海中日渐深耕。
“这项技术的应用前景远比想象中广阔。”王树众眼中透着对未来的期待。他介绍,亚临界水热处理技术的“魔力”不止于餐厨垃圾:处理病死动物时,能彻底灭活病毒,同时,生物油产率高,水相产物还可转化为高浓度小分子有机液肥;面对污水处理厂的污泥,能实现安全处置与资源回收;即便是秸秆、蓝藻这类农业废弃物,也能通过这项技术转化为高价值产品。
王树众表示:“接下来,我们计划在西安建设装备系统集成基地,让‘西安造’的核心设备走向更多地方;同时持续加大研发投入,在高质化、资源化利用上再下功夫,不断拓展技术应用场景,为‘双碳’目标贡献实实在在的力量。”
正如王树众所期待的那样,这场从西安启程的餐厨垃圾“重生”之旅,正从古城根脉向全国多地延伸。未来,它将深入更多城市的肌理,让无数“剩宴余料”蜕变为滋养生态的宝藏,为绿色循环的时代画卷添上浓墨重彩的一笔。
(首席记者 吕聪)