NUS研發食物垃圾轉化系統

2021年11月20日   •   2萬次閱讀

由NUS團隊研發的食物垃圾轉化系統11月首次在新加坡食閣設立試點,將食物垃圾轉化為沼氣和生物肥料。沼氣發動機將沼氣轉化為電能,生物肥料則用於公園植物景觀建設並美化環境。

研究背景

由新加坡國立大學研究小組開發的用於處理食物垃圾的厭氧消化系統(Anaerobic Digestion)正以東海岸Lagoon Food Village為試點進行試驗。該系統將食品攤位和顧客產生的食物垃圾轉化為沼氣和生物肥料。沼氣發動機將沼氣轉化為電能,生物肥料則用於美化環境。食物垃圾的現場處理減少了將食物垃圾送往焚燒的需要。

試點回收食物垃圾,來源:straitstimes

食物垃圾是新加坡零廢物總體規劃中確定的優先廢物流之一。2020年,食物垃圾約占新加坡產生總垃圾的11%,但只有19%的食物垃圾被回收。其餘的在廢物轉換能源(WTE)工廠處理。

因此,減少食物浪費,重新分配未售出或多餘的食物,以及回收/處理食物垃圾是重要的食物垃圾管理策略。食物垃圾需要全面管理,因為當其他可回收物被一起處理時,會污染它們,使可回收物不適合或難以被回收。如果處理不善或不及時,亦會引起異味和害蟲擴散的問題。

作為處理食物垃圾展示現場食物垃圾處理可行性的一部分,國家環境局(NEA)正在支持NUS在關閉食物垃圾循環Closing the Waste Loop(CTWL)研發計劃下,在Lagoon Food Village進行貨櫃式厭氧消化系統的試點。

由NUS化學與生物分子工程系副教授Tong Yen Wah領導的NUS團隊負責監督厭氧消化系統的運行和維護。該團隊同時也在研究鼓勵小販和清潔工將食物垃圾與其他垃圾分開的人類心理學行為學因素。

Tong Yen Wah副教授,來源:NUS

Tong解釋說:「我們NUS團隊很高興能在國家能源局(NEA)和國家公園管理局(NParks)的支持下領導這項工作,以減少新加坡的廢物,並將食物殘渣轉化為綠色能源資源。我們的技術是獨特的,因為它很容易操作,現在可以為小販中心或周圍地區產生熱量、肥料和電力。再加上人類行為研究,我們的系統不再只是單純的技術,而是社會變革的一個組成部分,將有助於確保現場系統的成功,從源頭上關閉食物垃圾循環。」

NEA和NParks就這個試點項目進行合作已簽署了一份協議。NParks將研究把厭氧消化過程中產生的消化液(即食物垃圾生物降解後的液體殘渣)用於東海岸公園景觀建設,從而在那裡關閉食物垃圾循環。

NParks東部公園集團總監Chia Seng Jiang先生說:「我們很高興與NEA和NUS合作開展這一試點項目,以支持東海岸公園將食物垃圾轉化為能源和肥料的努力。NParks正與NUS的研究人員就這個項目的實驗設計和消化液的實際應用緊密合作。我們正在東海岸公園確定試點地點,以測試消化液作為肥料的功效。」

厭氧消化系統,來源:straitstimes

食物垃圾厭氧消化如何工作

厭氧消化系統接收來源分離的可消化食物垃圾,如水果和蔬菜的邊角料、攤位上的準備廢料和剩餘的餐桌垃圾。然後,微生物以混合的食物垃圾為食,產生富含甲烷的沼氣和富含營養的消化液。沼氣被用來驅動燃氣發動機發電,而沼渣可以作為肥料用於觀賞植物和景觀應用。關於厭氧消化系統的更多細節可參考下圖。

厭氧消化系統工作流程,來源:NUS

NEA的首席技術官Patrick Pang表示:「像現場厭氧消化這樣的創新使我們有可能從食物垃圾中創造出有用的產品,否則這些食物垃圾將不得不送去焚燒。這種技術有助於減少管理食品廢物對環境的影響,並為循環經濟做出貢獻。」

厭氧消化試點

Lagoon Food Village被選為試點,因為鄰近的空間可以容納厭氧消化系統,而且生物肥料可以在附近的東海岸公園方便地使用。那裡有大約60個攤位,每天產生大約150公斤的可消化食物垃圾。厭氧消化系統的設計就是為了處理這一負荷。該試點項目旨在收集長期的、真實的數據,同時展示在Food Village定製的厭氧消化系統是可行的、實用的。

厭氧消化是一項成熟的技術,已經在一些國家被採用。它主要是在場外或集中的設施中實施,在這些設施中,食物垃圾從鄰近的場所聚集起來。然而,這個試點項目研究了使用厭氧消化作為現場處理解決方案的可行性,以在產生食物垃圾的源頭關閉食物垃圾循環

此外,該項目還整合了子系統,如垃圾箱裝載機、分揀機、粉碎機和喂食器,以提高厭氧消化系統的性能。這將使食物垃圾的裝載自動化,並最大限度地減少送入厭氧消化系統的食物垃圾的污染。東海岸瀉湖食品村的厭氧消化系統的確切位置可參考下圖。

試點位置,來源:NUS

厭氧消化過程中產生的沼氣被轉化為電力,為系統本身和兩個供公眾使用的行動電話充電站供電。此外,多餘的電力還可以為Lagoon Food Village的31台壁掛式風扇供電。至於消化液,NUS正與NParks合作,研究其在種植觀賞植物方面的功效,並將其轉化為無病原體的肥料,供NParks在東海岸公園周圍的景觀應用。

支持厭氧消化系統的混凝土基座是由NEWSand(一般垃圾造渣氣化的副產品)製成的,如果更廣泛地採用,將有助於減少送往Semakau填埋場的垃圾。

同時已向攤主和餐桌清潔工提供了有蓋的垃圾桶,以幫助食物垃圾的分類。然後,食物垃圾被倒入放置在Lagoon Food Village周圍的五個智能垃圾桶(參考下圖),這些智能垃圾桶記錄並儲存了每個用戶的分類食物垃圾量的數據。

智能垃圾桶,來源:NUS

減少廢物是一項全國性的工作

這個試點項目的獨特之處在於其人類行為研究是對所部署的技術的補充。NEA和NUS將積極吸引從小販到食客的利益相關者,以提高他們對食物垃圾分類回收的重要性和衍生的可持續發展利益的認識。這包括海報和牆貼(參考下圖),以提醒食客歸還他們的托盤和用過的餐具,並鼓勵攤主和清潔工主動將食物垃圾與其他垃圾分開。

海報和牆貼,來源:NUS

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