|
文 | 颜冬升记
编辑 | 颜冬升记
前言
处理海洋废弃物是维护地球环境可持续性的紧迫任务，但目前的回收方法受到了存储容量有限和二次污染（比如微生物附着和腐烂）的限制。
为此科学家介绍了一种创新的环保技术，它利用液化天然气的冷能来提高海洋废弃物回收的效率和有效性。
这项技术被称为低温粉碎系统，它使用液化天然气的冷能来冷却和粉碎废弃物，而不需要大量的一次性制冷剂（比如液氮），这个系统的原型设计表明，它可以替代高达每小时2831千克的消耗性制冷剂。
这项研究有望为处理海洋废弃物提供一种更环保和高效的方法，有助于维护地球的可持续性，为了测试这项技术的可行性，科学家对来自韩国釜山沿海地区的实际海洋废弃物进行了分类和测试。
整合液化天然气技术和塑料回收
自上世纪70年代以来，工业化迅速发展，导致海洋垃圾数量急剧增加，这些垃圾对生态、经济和美观产生严重影响，尤其是塑料制品，由于其广泛使用和难以分解的特性，占据了垃圾的很大比例。
塑料制品的使用量急剧上升，但回收率却很低，导致大量塑料垃圾进入海洋，海洋中的塑料垃圾破坏了生态系统，危害了生物多样性，还可能影响人类健康，所以解决海洋垃圾问题变得尤为重要。
塑料垃圾的长期存在性是一个严重问题，这些塑料在海洋中积累了几十年，不断威胁着海洋生态系统，它们分解成微小的颗粒，被称为微塑料，进一步污染了沿海地区。
更为严重的是，微塑料可能会进入食物链，对人类健康造成潜在威胁，所以寻找有效的方法来处理和回收塑料垃圾是当务之急。
目前，有一些方法可以用来清理海洋垃圾，例如清洁船舶和海洋清理系统，但这些方法在处理大量塑料垃圾时存在一些挑战，因为塑料体积庞大但密度低，这使得收集和储存塑料垃圾变得复杂，为了提高效率，这种垃圾收集和处理的方法急需改进。
而另一种潜在的解决方案是将液化天然气技术与塑料垃圾处理相结合，液化天然气技术被广泛用作环保燃料和能源，并且具有可利用的剩余冷能。
这种冷能可以用于冷冻和粉碎塑料垃圾，从而提高存储效率和处理效率，并且液化天然气技术的使用还可以减少船舶的碳排放，符合环保法规的要求。
在科学家的研究当中，他们提出了一个概念设计，将海洋废弃物处理系统与液化天然气技术推进船的剩余冷能利用相结合，构建了一种环保且成本效益的低温粉碎系统。
这个系统的运行可以提高塑料垃圾的处理效率，使其更容易存储和运输，研究人员还测试了低温粉碎系统对实际塑料垃圾样品的处理效果，证明了这一概念的可行性。
通过整合液化天然气技术和塑料回收方法，人类可以更有效地处理海洋垃圾，减轻对生态系统和人类健康的威胁，这个研究为解决全球海洋垃圾问题提供了新的思路，有望促进地球的可持续发展。
粉碎与清洁船技术的革新
废物回收是保护海洋环境的重要环节，现代技术中粉碎过程扮演着关键角色，将处理后的塑料废物转化为多种产品，以便更好地进行后续处理。
人类可以利用可再生资源来为这些过程提供所需的能量，从而使整个过程更经济高效，所以还可以使用低温液化天然气的冷却特性来减少能源消耗和设备成本。
并且借助现有的系统，此项技术还可以实现额外的节能，无需额外的设备，这就是粉碎和废物处理技术的未来展望。
具体工作时，配备低温液化天然气设施的废物处理船分为两个主要部分。
其中有一个部分用于推动船只，其中包括储存液化天然气的油箱，现代废物处理船通常采用环保的液化天然气作为燃料，液化天然气在低温下会发生相变，从而提供热能，用于发电和供应其他能源需求。
而另一个部分用于废物处理，在海上可以使用输送机来有效地收集碎片，并将它们传送到储存仓。
除此之外，还有一些其他设备，如磁选机和脱氯设施，用于进一步的处理。
这项技术利用了乙二醇水来降低液化天然气船上燃气加热器中的温度，乙二醇由于其低凝固点而常被用作传热介质，特别适用于液化天然气的低温条件。
在这个系统中，冷空气通过一种称为“鼓风法”的接触方式，将乙二醇水循环，降低了海洋废弃物的温度，使其冻结成脆性状态。
这种新技术无需使用传统的热交换器，可以提供连续的冷能，为液化天然气传输带来了新的可能性。
船舶对海洋废物的冷冻能力
在清洗船缓慢移动时，我们需要考虑冷冻能源，这会限制船舶可以用来收集和清洁海洋废物的能量，所以必须根据船舶的速度来确定这个冷冻能力，这点可以从燃料消耗量中计算出来。
同时还需要知道原型船的燃料容量，这可以通过计算船舶速度相关的燃料消耗来确定，假设原型船配备了一种新型发动机，并且我们知道每小时使用液化天然气的比耗气量，那么我们可以根据船舶的输出来计算每小时使用的冷冻容量。
船舶的输出与其速度成正比，也就是说，速度越快，输出越高，所以我们可以根据船速来计算出冷能和液化天然气的消耗量。
可以根据速度和消耗量来优化海洋废物的收集和清洁过程，但值得注意的是，估算冷能的消耗量需要考虑船舶的最低速度，以确保准确性。
所以当船舶以较低的速度运行时，可以使用低温粉碎系统每小时冷冻221公斤的海洋废物，但是当船舶以较高速度运行时，它可以更高效地完成清洁工作，同时也会消耗更多的燃料。
低温粉碎系统的关键作用
废弃的塑料材料通常以庞大的块状存在，这不仅占用大量的空间，而且由于其低密度，难以高效储存和运输，为了应对这个棘手的问题，低温粉碎系统工艺应运而生，它拥有崭新的技术理念，旨在将这些塑料废料分解成微小颗粒，从而在多个方面实现了显著的提升。
这一创新工艺的核心任务在于通过低温粉碎，将废弃塑料材料细化成小于5毫米的颗粒，这一步骤不仅极大地提高了塑料废物的密度，还显著改善了其装载效率，废弃塑料颗粒的密度上升多达七倍，这使得它们变得更加紧凑，更容易进行储存和运输。
而且低温粉碎系统工艺并不止步于此，它还采用额外的压缩工艺，将废弃塑料的密度进一步提高至十倍以上，为废物处理与回收领域带来了显著的效益，这项技术创新不仅有助于解决塑料垃圾问题，还有助于有效回收废弃塑料资源，为可持续的资源管理提供了新的途径。
这些过程非常重要，因为它们有助于提高废弃塑料的清洁和长期运输效率，特别是在船舶等环境中。
为验证低温粉碎工艺的可行性，测试使用了从海岸收集的漂浮废弃塑料作为样本，这些垃圾包括塑料、发泡材料和废弃的渔网绳索，测试结果表明，低温粉碎工艺可以将废弃塑料分解成理想的粒径，通常约为2至4毫米，这种均匀的细颗粒有助于提高回收质量，并减少环境污染。
虽然液化天然气工艺在提高塑料废物回收效率方面取得了显著进展，但在实际应用中仍然存在挑战，特别是在处理高温条件下进行粉碎可能导致塑料熔化，不过它已经为塑料回收提供了一种有前途的方法，有望改善废弃塑料的处理和再利用。
结语
此次研究展现量低温粉碎系统这项激动人心的创新，它利用液化天然气动力的清洁船的冷能，为人类提供了一种环保解决方案，以更高效地处理废弃塑料，特别是那些在海洋环境中广泛存在的废弃物。
由于废弃塑料的体积密度低，传统清洁船的装载效率受到限制，主要在沿海地区活动，但通过低温粉碎和压缩工艺，废弃塑料的装载能力得到了显著提升，使得我们可以更广泛地收集和处理这些废弃物。
这一系统的能源主要来自液化天然气推进船的多余冷能，这对应对未来低碳排放要求至关重要，预计这一技术还将极大地减少使用制冷剂的数量，有助于降低环境影响，这一创新有望为废弃塑料的处理提供更环保、更高效的途径。
所以低温粉碎系统不仅为全球海洋污染问题提供了可行的解决方案，还为我们在现代工业中充分利用多余能源提供了新的思路，这一理念有望在全球范围内得到推广，以确保我们更加环保地管理资源，创造一个更可持续的未来。
| 
