[发明专利]一种厨余垃圾与CO2

说明书

本发明涉及一种厨余垃圾与CO₂源水热协同转化的方法，所述方法包括：将厨余垃圾与水混合加入水热反应器，混合的厨余垃圾与水占水热反应器体积的35%～50%；再向水热反应器中加入CO₂源进行水热反应，其中厨余垃圾的碳含量：CO₂源的摩尔比=1：(10～30)，水热反应的pH=8～10，反应温度为280℃～380℃，反应2～4小时后，CO₂源被厨余垃圾还原成甲酸，厨余垃圾转化成甲酸、乙酸、乳酸、含氮化合物中的至少一种。

技术领域

本发明涉及一种厨余垃圾与CO₂源水热协同转化的方法，具体涉及利用厨余垃圾为还原剂、CO₂为氧化剂，水热还原CO₂为甲酸，同步厨余垃圾被氧化为高附加值化学品的方法，属化工与生物质废弃物资源化技术领域。

背景技术

CO₂过度排放引起的气候异常及其危害已成为全球最为关注的环境问题之一，降低大气CO₂浓度已是全人类的共识。我国在2005年就已经超越美国，成为世界第一大CO₂排放国，同时我国在第七十五届联合国大会上做出承若，要在2030年达到CO₂排放峰值并努力争取2060年前实现碳中和，因此CO₂减量是保持我国可持续发展的重要诉求。事实上，CO₂本身可以视为丰富、廉价、清洁、安全的C1资源，如果可以通过简单、高效的方法将其还原转化为有机资源，不仅可以实现CO₂减量，还可实现其资源化利用，进而缓解化石燃料短缺的困境。目前已发展出光催化、电催化、催化氢化等CO₂还原利用技术，虽然光催化可利用光能作为能量输入还原CO₂，但是还存在效率低、规模小等局限，而电催化需要大量电能输入、同时产物选择性难以调控，催化氢化的氢源来自于不可再生能源，同时氢气的储存、运输均需消耗大量能源。因此，直到目前，高效、绿色、低耗的CO₂转化利用仍是巨大的科学挑战。

另一方面，随着我国“垃圾分类”新时尚的推行，厨余垃圾总量大大提升，根据2017年3月30日，国务院办公厅发布的《国务院办公厅关于转发国家发展改革委住房城乡建设部生活垃圾分类制度实施方案的通知》(国办发〔2017〕26号)，厨余垃圾的回收利用率需达到35％以上，这意味着厨余垃圾回收利用是我国垃圾处置的发展趋势之一。目前厨余垃圾主要通过好氧发酵、厌氧发酵以及堆肥等方式处置，但是由于生物法耗时长、占地面积大且易产生臭气和污水，绿色、环保、经济的厨余垃圾处置技术仍待开发。事实上，垃圾是放错地方的资源，如果能将厨余垃圾作为有机废物资源加以利用，不仅能够解决厨余垃圾处置难题，还能实现其资源化转化，为低碳生活及碳中和目标做出贡献。

地质研究表明，在地下存在的高温高压水热反应场中，有机废弃物和CO₂可快速转化为化石燃料，这意味着，人为模仿地下高温高压水热条件，利用水热反应可望高效、绿色的资源化转化厨余垃圾以及CO₂。事实上，利用水热反应转化有机废物及CO₂具有显著优势。如：富含纤维素的秸秆、稻壳等可在水热条件下氧化转化为甲酸、乙酸、乳酸等，而包含大量蛋白质的藻渣可以生成乙酸及含氮化合物，油脂可水解为甘油及高级脂肪酸，甘油可进一步氧化为乳酸；水热还原CO₂目前已实现常见还原金属铁、锌、铝、锰等分解水产氢还原CO₂为甲酸、甲醇、甲烷等化合物。这些研究成果表明，利用水热环境转化有机废物及CO₂极具发展潜力。