除污防害前途无量
除污防害前途无量
科技环保是一种趋势，用科技手段除污防害是现在环保工程的一大重点。科学家们正在研发净化空气、洁净燃料的新方法。
补洞之道
关于影响地球环境全局的臭氧层被破坏问题，各国已达成共识，于1987年签订了“禁止毁坏臭氧层”的蒙特利尔协议书，规定工业国必须在2000年禁止生产和使用氯氟烃产品，发展中国家的期限延长10年。1990年，大约60个国家在伦敦签署了到2000年停止使用和生产氯氟烃及其他几种制品的协议，美国也在上面签了字。因此，研制氯氟烃等化学代用品，寻找补救臭氧层的方法已成为科学家们的重要课题。
工程师也正在寻找和设计新的制冷设备。一种方法是用普通水作为制冷剂，待运行结束、冷却后，被另一种液体溴化锂吸收，使积累的热量迅速散掉。这些混合液体进入一台锅炉，在那里较易挥发的制冷剂变成气体状态，随后进入冷凝器冷却，还原成液体制冷剂状态。在此期间，这种吸收剂溴化锂在这个系统里不间断地循环。这种方法在日本已得到广泛使用。美国四大制冷设备生产厂——凯利公司、斯奈德通用公司、特兰制冷公司和约克国际公司都在依据日本的设计制造吸收机。
溴化锂制冷技术
另一种方法是由美国马萨诸塞州沃尔瑟姆热电子技术公司发明的固态致冷法。它以热电偶现象为基础，将一个装置内电路的两块半导体材料联结起来，当一端受冷，另一端受热，两端由此产生电压。相反，如果增加一个电荷，这种材料要么变热，要么变冷，这取决于电流的方向。正是利用这个原理，该公司着手制造一种厚度不超过5．08厘米的空调机样机。这种空调机表面积依房间面积大小而定。这台样机长45．72厘米、宽30．48厘米，打算把它装在墙上或窗前。但是，这种空调机的热电偶材料碲化铋和碲化铅很脆弱，工程师们不得不给它们加套，以保证它们正常工作。而且，其热电效率只有10%～15%，低于以压缩机为基础的空调机25%～30%的热电效率。工程师们正在为提高其热电效率、降低成本而努力。
汽车污染净化研究
汽车是另一个重要的大气污染源。据统计，进入欧洲大气层的氧化氮，42%是汽车造成的。此外，汽车还排放肮脏的碳氢化合物和一氧化碳。科学家们正在研究减少汽车废气的净化器。
欧共体规定，1992年所有新车必须配备诸如催化转换器之类的新技术产品。但是，由于开始时抑制污染物的催化转换器尚未加热到工作状态，因而在最初几分钟内排出的仍然是未经处理的污染物。为解决这个问题，美国科宁公司推出了一种新产品，给催化转换器安装电预热器。经测试，其排放的非甲烷烃类和一氧化碳气体还不到加利福尼亚州为1997年型汽车制定标准限量的50%，也符合对氮氧化物排放的规定。但美中不足的是，这种装置外加一个金属栅，其能量来自一个电池组，增加了汽车的重量和提高了汽车的成本。科宁公司为此正在与汽车公司合作，努力减少所需能量，实现实用化。
雷诺推出电动车
从20世纪80年代中期开始各大汽车公司认识到生态环境问题的重要性，纷纷研究和开发无污染汽车新产品。其中，电动汽车就是其中之一。例如，雷诺汽车公司从1986年开始研究电动汽车，1997年投入市场。标致汽车公司于1990年已开始出售“J—5”型电动车。最近又宣布投入10亿法郎研制新型电动车。菲亚特、沃尔沃、巴伐利亚等欧洲汽车公司都制定了生产电动车的计划。在美国，通用公司、福特公司、克莱克斯三大公司联合组成财团，为制造电动汽车已获得政府资助3．5亿美元。加利福尼亚州规定，所有汽车厂从1998年开始，“无污染汽车”的产量应占生产总量的2%，到2003年为5%，2005年达10%。
石油环保技术
进入21世纪，石油加工科学技术的首要任务仍然是为了生产质优价廉的产品而研究开发新技术、新产品，其中环保技术是需要研究解决的一大课题。保护人类赖以生存的生态环境是全世界的呼声。一些国家对石油加工工业环保要求越来越高，为了达到这些要求所采取的措施耗资会很大。
一个不排放有污染的废水、废气、废物，不造成噪声的石油加工厂将是21世纪的目标。为此应在现有环保技术的基础上，进一步研究开发无泄漏、不排放的工艺流程和设备。对污水和废气的处理可考虑研究开发高效吸附剂或离子交换树脂，回收低浓度的排放物质。对噪音的处理，①要求机械制造工业发展低噪音的机械；②从设备安装上寻找噪音源并寻求解决办法；③邀请声学专家共同研究如何防止噪音的传播。
炼油工业另一个重要的环保任务，是提高发动机燃料的质量，以求减少排气中氮、硫的氧化物和一氧化碳、烃类以及铅的含量。根据国外环保要求，汽油和柴油的氢含量应高，芳烃和外烃含量应低，还不能加铅。这就需要炼油科研工作者对现有催化裂化、重整、加氢等技术沿着少产芳烃、多产异构烷烃这个方向加以提高，同时探索发展新的加工工艺和催化剂，比如高异构化性能的减压馏分加氢裂化催化剂。有关内燃机排气污染问题，不少人认为解决的办法从改进发动机设计入手比从改进燃料入手更为有效。促进发动机设计部门与燃料研究部门共同研究解决这个问题是重要举措。
炼油和石化领域可进行探索和创新的课题很多，但要得到推广应用，开发的成果无论是产品、工艺或催化剂，都必须比国内外现有的在质量和成本上有明显的优势才有实现可能。展望未来，只要抓住重点，深入研究，立足于“创”，立足于“超”，科技将为我国石油加工工业今后的发展作出更大的贡献。
海洋封存二氧化碳
海洋封存二氧化碳，是控制化石燃料燃烧导致气候变化的有效手段。地球上三个主要的天然碳储层（海洋、陆地、大气）中，海洋碳储层的储量到目前为止是最大的，海洋碳储层的储量比陆地碳储层要高出数倍，而陆地碳储层的储量要大于大气碳储层的储量。因此，海洋的开发空间潜力巨大。
目前，利用海洋封存二氧化碳的方法至少有2种：①从大规模工业点源捕集二氧化碳并把二氧化碳直接注入深海；②通过添加营养素使海洋肥化来增强大气二氧化碳的捕捉和提取。上述2种方法在原理上存在较大差异，但是两种方法均能提高海洋储层封存碳的速率，从而减少大气储层所承受的碳负荷。目前海洋肥化方面仍存在极大的不确定性，因此国际上把注意力更多地放在第一种方法上。
全球海洋较温暖的表层海水二氧化碳呈饱和状态，而低温深层海水是不饱和的，且具有巨大的二氧化碳溶解能力，这表明深层海水具有巨大的碳封存能力。把大气中的二氧化碳天然“泵送”到深层海水存在2种机理：
（1）溶解泵。二氧化碳更易溶解于高纬度海区的低温、高密度海水中，这些高密度海水将下沉至海底。这就导致海水出现“温盐环流”现象，为此，在北大西洋的低温深层海水（富含二氧化碳）向南流经南极洲，最终在印度洋和赤道太平洋上翻，变成表层海水。在那里，二氧化碳再次释放到大气中。同样，南极深层水在上涌至表面之前在南极洲周围循环，然后从高纬度海区高密度海水下沉到重现于热带海区表面，这之间的时间间隔估计为1000年。
（2）生物泵。海洋中的植物吸收表层海水中溶解的二氧化碳，通过光合作用维持生命。浮游植物的生长和繁殖速度常取决于营养素的利用率。浮游植物的尺寸仅为1～5毫米，海洋浮游动物通常能快速吃掉这些浮游植物，而这些浮游动物也将依次被较大的海洋动物捕食。表层海水中超过70%的这种有机物质可以再循环，但深层海水的平衡主要是通过微粒有机物质的沉淀来完成。所以，这种生物泵把二氧化碳从表层海水向深层海水运送，并有效地把二氧化碳封存于局部深层海水区域。大多数这种有机物质都通过细菌再矿化而释放出二氧化碳，最终这些二氧化碳将又返回至表层海水，完成一个循环。这个过程所需的时间间隔大约也是1000年。
人造电弧可以处理垃圾并产生电能。
等离子体
垃圾蕴含的能量存在于它的化学键当中。等离子气化技术已经发展了数十年，用这种技术可以把垃圾中的能量提取出来。这个过程在理论上很简单：当电流穿过封闭容器内的气体（通常是普通空气）时，会产生电弧和超高温等离子体，也就是离子化的气体，温度可达7000℃，甚至比太阳表面还热。这个过程如果发生在自然界中，就被称为“闪电”，因此从字面上说，等离子气化其实就是发生在容器中的人工闪电。
等离子体的极高温度可以破坏容器中任何垃圾的分子键，从而将有机物转化为合成气（一种一氧化碳和氢气的混合物），其他物质则变成类似玻璃体的熔渣。合成气可以用在涡轮机中作为燃料进行发电，也可以用来生产乙醇、甲醇和生物柴油；熔渣则可以加工成建筑材料。
过去，气化法在成本上还难以跟传统的城市垃圾处理方法相竞争。但逐渐成熟的技术使这种方法的成本不断降低，同时能源的价格也在不断攀升。现在“两条曲线已经相交了——把垃圾送到等离子体处理厂处理变得比堆成垃圾山要便宜了”，美国佐治亚理工学院等离子体研究所所长路易斯·齐尔切奥说。
2009年夏初，垃圾处理业巨头废物管理公司开始与InEnTec公司展开合作，将InEnTec公司的等离子体气化设备投入商业使用。它们正在美国的佛罗里达、路易斯安那和加利福尼亚3个州建设大型试验工厂，每个工厂日处理垃圾的能力超过1000吨。
等离子体也并非完美无缺。虽然玻璃体熔渣里隐含的有毒重金属已经通过了美国环保局的可浸出标准（日本和法国在很多年前就已经使用这种东西作为建筑材料），但社区对于建造这样一个工厂还是心存疑虑。合成气发电的碳足迹小于燃煤发电。齐尔切奥介绍说：“用等离子体处理1吨垃圾，相当于把排放到大气中的二氧化碳减少了2吨。”但这个方法还是会增加温室气体的净排放。
虽然事情不可能尽善尽美，不过美国环保局统计过，如果美国所有城市固体垃圾都用等离子体处理并发电的话，就能提供全国用电需求总量的5%～8%——相当于大约25座核电站或目前所有水电站的发电量。
目前，国外等离子体弧废物熔融技术在熔融医疗垃圾、城市垃圾（用此技术最佳规模可日处理1000吨城市垃圾，发电20兆瓦）、焚烧飞灰等领域已进入实际运用阶段。预计到2020年，美国的垃圾日产量将达100万吨。因此利用等离子体技术从垃圾中回收部分能量的做法将变得越来越重要。
洁净煤技术
在我国还制定了洁净煤技术发展战略。中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，传统的煤炭开发利用方式导致严重的煤烟型污染，已成为中国大气污染的主要类型。由于这种以煤为主的能源格局在相当一段时期内难以改变，发展洁净煤技术是现实的选择。
洁净煤技术是指从煤炭开发利用的全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。主要包括煤炭洗选、加工（型煤、水煤浆）、转化（煤炭气化、液化）、先进发电技术（常压循环流化床、加压流化床、整体煤气化联合循环）、烟气净化（除尘、脱硫、脱氮）等方面的内容。
目前洁净煤技术作为可持续发展战略的一项重要内容，受到了中国政府的高度重视，其发展已被列入《中国21世纪议程》。
中国政府制订适合国情的洁净煤技术发展战略主要包括：
一是注重经济与环境协调发展，重点开发社会效益、环境效益与经济效益明显的、实用而可靠的先进技术；二是要覆盖煤炭开发和利用的全过程；三是重点针对多终端用户，主要是电厂、工业炉窑和民用3个领域。同时，应把矿区环境污染治理放在重要的位置。
根据《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》，中国洁净煤技术主要包括煤炭加工、高效洁净燃烧和发电、煤转化、污染排放控制及废弃物处理4个领域，涉及煤炭、电力、化工、建材、冶金5个主要行业。当前选择14项技术，并按3个层次组织实施，即优先推广一批技术成熟、在近期能够显著减少烟煤污染的技术（如选煤、型煤、配煤、烟气脱硫等）；示范一批能在20世纪末或21世纪初实现商业化的技术（如增压循环流化床发电、大型循环流化床、工业型煤等）；研究开发一批起点高、对长远发展有影响的技术（如煤炭液化、燃料电池等）。
近年来，沸腾床的燃烧技术引起了各国的注意。它是在鼓风的条件下，煤粉在炉膛内的一定高度上沸腾燃烧，同时加添石灰石或白云石，以脱去煤里90%以上的硫，减轻对大气的污染。
为了消除煤尘，各国目前大多采用除尘器、惯性力除尘器、离心力除尘器等装置。我国广泛使用的是离心力除尘器，其特点是结构紧凑，占地少，造价低，维修方便，能除去10微米以上的尘粒，除尘率达80%以上。另外，还有一种高效率静电除尘装置，其除尘率达99．9%以上。
解决煤炭含硫造成的污染是洁净煤技术的重点课题之一。从中国的实际出发，应实行统筹规划、合理分工，以国家发布的排放标准为依据，以经济实用为目标，寻求各种脱硫措施的合理组合，体现煤中硫生命周期全过程控制的指导思想。首先应限制高硫煤的开采和使用，目前中国高硫煤总产量约为9600×104吨，仅为煤炭总产量的7%，但其燃烧排放的二氧化硫却占燃煤二氧化硫排放总量的20%左右。限制高硫煤开采总体上不会影响中国能源生产和消费结构的平衡，是减排二氧化硫的有效措施。其次可通过煤炭洗选加工脱除50%～70%的黄铁矿硫；燃烧中固硫包括燃用固硫型煤或配煤和采用循环流化床锅炉实现炉内脱硫；烟气净化脱硫。