世界首次！生物质有机废液同步制造电力 氢气 CO₂试验

据日媒 PR TIMES报道，JFE 工程株式会社与大阪燃气株式会社共同推进的化学链燃烧技术开发项目，成功获得日本国立研究开发法人新能源与产业技术综合开发机构（NEDO）“碳循环・下一代火力发电等技术开发 / 下一代火力发电基础技术开发 / CO₂分离回收型多联产系统技术开发” 资助事业的采纳。

报道称，这是世界首次利用生物质、有机废液等原料直接投入反应器，同步制造电力、氢气、CO₂的工艺实证试验，为能源领域的绿色转型带来了全新的希望与可能。

化学链燃烧技术是下一代碳循环技术，其原理具备创新性。该技术以生物质、半导体及化学制品制造过程中产生的有机废液等为燃料，摒弃传统依赖空气中氧气燃烧的方式，转而借助氧化铁等金属氧化物中的氧进行燃烧反应。

如此一来，燃烧废气中不会混入空气来源的氮气及氮氧化物，使得高纯度 CO₂的分离回收变得更加轻松高效。

不仅如此，与燃料反应后失去部分氧的金属氧化物，还能通过与空气反应产生用于清洁发电的蒸汽所需的高温热，或者与水反应生成源自生物质 / 有机废液的清洁氢气，并且在这一过程结束后，金属氧化物能够恢复至初始状态，从而实现循环利用，投入新燃料后可再次重复整个反应过程，展现出强大的可持续性与循环利用价值。

回顾该技术的开发历程，JFE 工程株式会社自 2022 年度起，作为 NEDO 委托事业中大阪燃气及其共同事业者一般财团法人碳前沿机构（JCOAL）的再委托方，积极投身于基础技术开发工作。

在这一阶段，公司承担了反应所用金属氧化物的筛选工作，并利用冷模型试验装置确认其流动性等关键性能指标。基于一系列扎实的技术开发成果，公司顺利完成了本事业所用 300kW 级装置的系统设计及设备 / 制品的基本设计。

按照项目规划，双方计划在 2027 年度前建成 300kW 级实证装置并开展实证试验。在后续工作中，JFE 工程株式会社将主要负责实证装置的详细设计与品质管理，大阪燃气则主要承担装置建设工程与试运行任务。

双方还将基于实证装置的运行成果，深入研究该技术的规模化放大方案，为其未来的广泛应用奠定坚实基础。

在全球范围内，利用生物质和有机废液同步制取氢气、电力及 CO₂存在多种技术路线。

热化学转化路径中的气化 - 发电 - 制氢耦合系统，通过将生物质在 800 - 1000℃高温下气化，生成的合成气驱动燃气轮机发电，剩余气体经水煤气变换反应提纯氢气，同时分离 CO₂，该路径能源利用率较高，适用于工业园区综合供能。

热解 - 重整多联产技术则在 400 - 600℃缺氧条件下使生物质热解，生物油经催化重整制氢，副产焦炭可用于土壤修复，CO₂通过吸附分离捕获。生物转化路径里，厌氧发酵 - 沼气提纯技术利用有机废液厌氧发酵产生沼气，进而制氢或发电。

以上两种是热化学技术路径，下面是生物转换路径。

光合 - 发酵复合工艺借助光合细菌与厌氧菌协同处理高浓度有机废水产氢，残余沼渣还可制备吸附剂。

此外，还有如垃圾制氢固碳系统、钢铁厂余热耦合等集成化应用案例，均在不同程度上实现了资源的高效利用与能源的绿色转化。

中国在上述技术领域同样成果斐然，已形成较为完整的产业链。

除了中能建等央国企主导的风光氢融合生物质绿色航油示范项目，专业化环保企业也各有专长，汇君环能专注有机废物厌氧发酵制氢，格瑞展泰开发独特的生物质能转化技术。

在技术方面，气化 - 多联产系统、厌氧发酵 - 热电联产、光发酵 - 暗发酵耦合等核心技术路线均得到了广泛应用与发展。

同时，国家和地方也出台了一系列支持政策，国家发改委将生物质制氢纳入规划，地方通过电价优惠、补贴等方式推动产业发展。

日本化学链燃烧技术（Chemical Looping Combustion, CLC）作为碳循环领域的突破性创新，其核心在于通过金属氧化物（如Fe₂O₃/NiO）的氧化还原循环实现燃料燃烧与CO₂高效捕集的耦合。

这一技术路线，中国企业可借鉴。日本采用铁基/镍基复合氧载体，中国可结合稀土资源（如包头混合稀土氧化物）开发低成本载体。

中国有大量秸秆、污泥等高灰分生物质，可通过改进流化床反应器防结渣设计来提高利用率。

钢铁-化工耦合方面，宝武集团正在试验用高炉煤气还原赤泥（氧化铁废渣），同步生产氢气和食品级CO₂。

半导体废液处理方面，上海化学工业区计划引入CLC技术处理光刻胶废液。

尽管上述技术路线前景广阔，却也面临诸多挑战。经济性瓶颈首当其冲，亟需借助规模化建设与政策补贴，方能推动其产业化进程。而一旦成功跨越从实验室到规模化商用验证的关键一步，技术瓶颈有望被进一步突破，实现生物质和有机废液利用技术的飞跃式发展。