废除深度处理迎来新突破
——普林斯顿大学研究者以工业废水制氢
在今年2月19日出版的Energy & Environmental Science杂志上，一个由来普林斯顿大学和圣地亚哥州立大学组成的联合研究团队，发表了一项通过分解废水生产氢的技术。
Jason Ren教授是该团队的负责人，在文章中，研究人员报告了他们使用一种特殊设计的带有类似“瑞士奶酪样”的黑硅界面的处理室来分解水，同时分离出氢气，工艺的关键是利用细菌在消耗废水中的有机物时产生的电流来进行水的分解。
进行试验的废水来自一家啤酒厂，研究人员让废水穿过处理室，使用射灯模拟太阳光，同时观察有机化合物的破坏情况以及氢气的溢出情况。圣地亚哥州立大学化学与生物化学助理教授，也是该研究的共同研究人Jing Gu介绍，该工艺实现了在处理废水的同时还能生产燃料，
该技术可以用于炼油厂和化工厂这样的不仅需要用化石燃料生产氢，而且还面临废水处理成本高的行业。
目前，氢的生产主要来自于油、气和煤，并且还要涉及使用蒸汽加工碳氢化合物原料的高耗能的方法。生产出氢气后，化学品生产商再利用氢气和碳或氮生产高价值的化学品，例如甲醇和氨。这两种物质是合成纤维、化肥、塑料以及清洁产品的主要成分。
尽管氢已开始用作汽车燃料，但化工行业仍旧是目前氢的最大生产者和消耗者。按照美国能源信息管理属的报告，在高度工业化的国家，生产化学品比钢铁生产、金属加工以及食品需要更多的能源。该报告预计生产基础化学品的行业在未来20多年仍旧会是能源最大的消费者。
“对于化工和其他行业而言，该技术是双赢的”，该研究的第一作者，Andlinger中心副研究员Lu说，“通过使用这种产氢工艺，可以节约废水处理成本和能耗成本”。
据研究人员介绍，这是首次进行废水的实际测试，而不是实验室测试。测试时使用光催化生产氢，测试在超过四天的时间内持续产生氢气，直到废水用完结束，实验结果很清楚，测试两小时后其他的用于参比的系统均宣告失败，研究人员通过监控细菌产生电子的量测量了氢的产量，相较于类似的实验室实验，产氢量是较高的。项目负责人Jason Ren教受介绍，这一技术的产氢量相当于那些可用于工业化规模产氢技术的2倍，同时，这种技术是可伸缩的，因为用于分离氢的处理室是模块化的，几个模块可以叠加处理更多的废水，生产更多的氢。
尽管还没有进行生命周期分析，但是研究者介绍，该工艺未来在没有能源优势的情况下 至少可以实现能耗平衡，同时可以减少氢气生产对化石燃料的需求，
研究者说，未来，他们可能还会开展研究，尝试生产更大量的氢和其他气体，期待使该技术可以进一步工业化。
（资料来源：普林斯顿大学工程学院）
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