美国俄勒冈州的哥伦比亚里奇垃圾填埋场每周要接纳3.5万吨来自西雅图和波特兰等大城市的生活垃圾，这其中有一小部分通过等离子体气化之后变成燃料，而且这个过程不会排放任何有毒有害气体。这也许是未来解决垃圾处理问题的最理想方式。

　　在高速路上，美国最大的垃圾填埋场看上去并不像一个垃圾堆，倒像是一座摆错了位置的平顶山。只有靠近观察才能发现这个地方的真正功能。哥伦比亚里奇垃圾填埋场位于俄勒冈州阿灵顿市，占地700英亩。每周有3.5万吨垃圾被运送到这里，其中大多数为居民生活垃圾，有的从西雅图用火车运来，也有的从波特兰用卡车运来。

　　运送垃圾的卡车沿着碎石路来到山顶，将装载的尿片、废旧家具、柠檬皮、旧灯泡、泡沫碎片还有其他的垃圾倾倒在一层小心压平的土上。夜晚，更多垃圾卡车在新添的垃圾表面铺上新的一层土，防止垃圾被风刮走。

　　但是，并非所有抵达哥伦比亚里奇的垃圾最后都被填埋掉。在填埋场西南侧，巴士大小的大油罐连接着交错的管道，管道延伸进一座看似飞机库的建筑。这里也是垃圾卡车卸货的地方。然而，这些垃圾却有特殊的用途。这座工厂甚至可能从此改变我们对垃圾的看法。

　　在这个人口爆炸的时代，当如何处理手中的一次性纸杯变成令人困惑的选择———堆肥？回收？垃圾？———当面对日益扩张的垃圾堆，似乎没有人有一个现实的解决办法，这座工厂代表了一种激进却简单的出路。它利用等离子体气化技术，将垃圾变成燃料，这个过程中不会释放任何任何废气，包括温室气体。换而言之，是一种完全不会让人愧疚的废物处理方法。

　　垃圾回收也是一条不错的途径，但无法解决生活垃圾带来的真正问题：2/3的生活垃圾被送到了填埋场，偶尔将几个空葡萄酒瓶子扔进回收垃圾筒不足以解决垃圾泛滥的问题。显然，我们可以做得更好，无论是在环境还是经济方面。

　　事实上，垃圾并非毫无价值———前提是你得把它们挖掘出来。这就是哥伦比亚里奇填埋场的新垃圾处理厂的设计目的。该厂由一家叫S4 E nergySolutions（S4能源方案）的新公司创建，是美国第一家采用等离子体气化技术处理城市生活垃圾的工厂。垃圾处理后变成氢、一氧化碳等气体，这些气体可用做燃料或是生产原料。比如，氢可用来生产氨和化肥。

　　首先，生活垃圾将被绞碎，然后通过传送带运送到一个大罐子的顶端，直接掉入一个熔炉，再被加热到815℃，并与氧气和水蒸气混合。75%至85%的垃圾将在化学反应中蒸发，变成多种气体混合而成的合成气（之所以这么叫，是因为它可以被再加工成合成天然气）。合成气通过管道输出，被隔离开来。剩余的物质，被送入第二个大众甲壳虫汽车大小的容器。两个朝向容器中央的石墨电极释放温度高达9982℃的电弧，差不多相当于闪电的温度。在如此剧烈的高温下，容器中的材料被转化成基本原子。这一反应发生在1482℃以上，因此不是焚化，而是排放为零的分子解构。（少量剩余废物落入容器底部，被熔化的玻璃所包裹，冷却后变成无毒无害惰性颗粒。）这一系列的反应过程听上去像是科学幻想。高能等离子体在其中扮演了关键角色。等离子体是物质的第四态，即电离了的“气体”，分为低温和高温两种。这里正是利用高温等离子体将垃圾分解。

　　数十家公司正在研究利用等离子体转化垃圾的方法。然而，虽然这一技术在不断地改进，但依然由于能耗和成本太高而不适合于大规模的垃圾处理。如果最后生成的合成气体所能提供的能量还不足以弥补转化过程中消耗的能量，那么这样做又有什么意义？

　　S4的创始人杰夫·祖尔马可能终于解决了这个难题。（S4指的是物质的第4种状态，即等离子体）这位52岁的化学工程师相信，他可以把人人讨厌的垃圾变成受珍视的能源，并建立规模化的转化工厂。他已经得到来自WasteM anagem ent（废物管理）的数百万美元的资金支持。WasteM anagem ent是垃圾运输、回收和处理行业的巨头，总资产125亿美元，拥有位于阿灵顿的哥伦比亚里奇填埋场。

　　即使如此，用等离子体气化法处理垃圾依然很遥远。美国每年产生约2.5亿吨垃圾，即使垃圾回收和堆肥设施每年接收8500万吨垃圾，如果用等离子气化法处理剩余的垃圾需要几千座规模远远大于阿灵顿实验工厂的设施，这需要很多很多等离子体。

　　一个夏日的下午，祖尔马走下他的福特混合动力车，换上一双工作靴，戴上一顶黄色安全帽。他的身材像长跑运动员一样瘦削健壮，一头醒目的白发，戴着一副太阳眼镜。今天，他将带领化学工业的潜在顾客参观阿灵顿工厂，解释工作流程。最后他说：“如果两年后我们依然在这里夸夸其谈，你可以回来，朝我们吼‘胡说八道’。”

　　1985年，祖尔马从蒙大拿大学研究生院毕业后受聘于华盛顿州的太平洋西北国家实验室。他的工作主要和汉福德核禁区有关。曼哈顿计划开始后，美国核武器所采用的放射性材料钚大多在汉福德提炼生产。凭借9座核反应堆、多座巨型钚处理厂、埋入地下的核废料，汉福德成了西半球污染最严重的核禁区。

　　祖尔马的第一个计划是设计焦耳热熔炉，一种用于处理核废料的实验性方法。“基本上，我们将放射性泥浆送进一个用线圈加热的舱室，”他解释说，“几乎就像烤炉上的线圈。”这一化学过程叫玻璃化，将放射性材料变成一种惰性的玻璃。基本上，这一方法是有用的；研究小组成功将核废料变成了非放射性的玻璃化物质，装满了30个4英尺高的容器。

　　但是，这套转化工序成本高昂工艺复杂，仅用于处理最恶劣的材料。汉福德还有大量的带低放射性的各种门类的垃圾。“它们不能被送进垃圾填埋场，”祖尔马说，但同样不适于玻璃化处理。

　　祖尔马开始大量查阅资料，寻找其他的废物处理方法，很快就发现了等离子体焰炬技术。在上世纪60年代，美国航空航天局（N A SA ）的科学家们想要了解当载人太空船在返回大气层时遭遇极端高温时会发生什么情况。他们创造了等离子体焰炬来模拟这种高温条件。

　　与此同时，祖尔马得知，用等离子体处理垃圾的工艺已经存在了几十年，主要用于金属和化工行业。比如，炼油厂用等离子气化技术处理有毒固体废料，成本为每吨2000美元。但是，由于这一工艺能耗很高，加上生活垃圾种类混杂，从未有人考虑过将这一技术用于城市生活垃圾处理。

　　此外，还有有毒重金属污染问题———旧电视、旧微波炉、旧电池、破温度计、旧油漆等大量生活垃圾都含有有毒重金属，它们不能被等离子体分解。如果不想让有毒废料造成环境污染，比如进入地下水，就得找到一种封存这些物质的方法。当然，处理这些高危险物品，正好是祖尔马的专长。

　　就在祖尔马研究等离子体气化垃圾技术时，麻省理工学院等离子体科学和聚变中心的物理学家丹·科恩也在研究这种技术的环境应用。他给太平洋西北国家实验室打了一个电话，询问是否有人在进行等离子体研究。有人将电话交给了祖尔马。很快，两个人开始讨论如何开拓这一技术的用途，不仅局限于特殊有毒废料的处理：他们看中了堆积如山的城市生活垃圾。

　　接下来，他们找到了通用电气公司的退休工程师查尔斯·提图斯。他是高电压工程领域的专家，并意识到容易受损的传统金属焰炬已经过时，更好的方式是用电弧创造等离子体。（提图斯已于2007年去世。）

　　但是，三个人也意识到，如果要瞄准庞大的城市固体垃圾市场，就需要一套没有副产品的清洁系统。否则，这种新技术将被认为是另一种包装漂亮的焚化技术。1994年傍晚，在麻省理工学院旁的一家餐厅里，正在吃比萨饼的祖尔马想到结合等离子和玻璃化技术。这一想法非常的诱人，但是恐怕需要一座专门提供电力的配套水电站。他们必须找到降低能耗的方法。

　　要将玻璃化和等离子体气化技术结合在一个反应舱中，需要让位于底部的玻璃保持高温液态；不断的重新加热将干扰关键的化学反应并导致巨大的能耗。

　　保持温度，听上去很简单，事实并非如此。熔化的液态玻璃需要交流电维持稳定温度，而生成等离子体的电弧使用的是直流电。电力专家提图斯说他可以想办法解决这个问题。当天晚上，三个人很快制定了这套系统的大致细节。它提供的能源刚刚够维持等离子体，并让底部的玻璃保持熔化状态。祖尔马说：“能源恰到好处，一点也不会浪费！”第二天，他们在构想披露书（inventiondisclosure）中公布了所有设计细节，这是在正式申请专利前保护创意的一种捷径。

　　几个月后，三位科学家觉得可以创办公司了。科恩知道一个家伙刚把自己的冷冻食品公司卖给食品业巨头康尼格拉集团，手上有大笔资金，正在寻找有前景的投资项目。1994年的一天下午，在曼哈顿的化学家俱乐部，他们向这个人和他的风险资本家顾问阐述了等离子体气化炉的创意。祖尔马、科恩和提图斯得到了第一笔资金，还有一堆的冷冻馅饼优惠券。

　　三人将他们的公司命名为Integrated E nvironm entalT echnologies（综合环境）后简化为InEnT ec.一开始，进展缓慢。直到1997年，祖尔马和他带领的3位工程师才拿出熔炉的原型。1999年，他们卖出了第一台专门处理危险垃圾的商用机器。早期顾客包括波音公司和日本川崎重工。这些制造业巨头在生产过程中都会制造大量有毒危险垃圾，如果交给专业公司处理花费巨大。用祖尔马他们发明的机器处理，不但节约大笔费用，还可以获得有用的工业原料和燃料。

　　但是，当InEnT ec试图开拓制造业和化学工业以外的市场，总是有问题发生。祖尔马将机器卖给了夏威夷的一家公司，用于处理医疗垃圾，结果这家公司最后破产了。接下来，他试图在加州北部建造一个医疗垃圾处理设施，由InE nT ec自己经营。但是一群当地居民立刻跳出来抗议。他们拒绝了解等离子体气化的原理更不相信它的排放为零。他们只听到“医疗垃圾处理厂”就再也听不下去。经过18个月的斗争，2007年，祖尔马被迫放弃这个项目。这个时候他意识到，公司的业务已经偏离了创始人的初衷。“从申请第一项专利开始，我们的目标一直是处理城市生活垃圾。”他说，“但是顾客群将我们拉向了另一个方向———危险和医疗垃圾处理。”

　　祖尔马决定重新定位———回归生活垃圾处理的原始目标。他和InEnT ec的首席工程师吉姆·巴特多夫在一块白板前讨论了整整三天，对他们的机器进行改进，使之更适合于处理五花八门的生活垃圾。

　　最后他们决定在等离子体熔炉上面再加一个传统气化装置。垃圾经过初级气化处理后再送入等离子体气化炉。这就好比在将冷冻的火鸡送入烤炉前先对其进行解冻。这一策略可提高效率，减少能耗，因为经过初步加热后，等离子体气化工序所需的能量减少。剩余垃圾落入最底部的熔炉，玻璃化后，变成无害的工业材料。与此同时，垃圾气化后形成的合成气可用作燃料，理论上足以满足整个垃圾处理过程所需的能量。

　　S4———InEnTec旗下的分公司———的阿灵顿新工厂才开始运行不久，还无法判断它所生产的合成气的质量和数量是否达到祖尔马的预计。“目标是用垃圾生产燃料或是其他工业原料，”废物处理顾问公司G ershm anBrickner& Bratton的副总裁汤姆·里尔顿说，“S4已经证明，他们可以生产合成气。但是，这些合成气是否能够被用做燃料，效率如何？依然有待证实。”

　　当祖尔马决定调整公司方向，回归城市生活垃圾处理的原始目标时，他并不知道，从2005年起，垃圾处理业巨头Waste Managem ent已经悄悄地派了一队专家和顾问研究等离子体气化。如果调查发现，它确实是一种有发展前景的技术，公司决定对该领域进行投资。经过持续两年多的评估，专家判定，全球有几家公司的技术似乎可行，其中包括InE nT ec.2008年，祖尔马坐上飞往休斯顿的飞机，准备给WasteMan-agem ent的官员们进行一次演示，介绍他的等离子体增强熔炉。

　　相比其他人，WasteM anagm ent的高管们更加清楚，在不久之后，我们将不能再简单地将垃圾扔进填埋场。“过去对付垃圾很简单：把它装进罐子，装上卡车，拉到人迹罕至的地方，挖个大坑埋起来。”W asteM anagem ent的高级副总裁卡尔·拉什说，“但是，现代社会正在远离这一做法。”为什么？人们反对这样做。运输、填埋垃圾的成本越来越高，即使是在地广人稀的美国西部，随着城市扩张，垃圾填埋场日益靠近居民住所，靠近地下水源。

　　垃圾变燃料的技术早在上世纪70年代就已经出现，具体做法是燃烧垃圾用于发电。但是，这一方法，无论采用多么先进的排放过滤装置，依然无法避免各种需要再处理的副产品。因此，环保主义者和一些业内人士一直对“垃圾变燃料”感到怀疑。但是，拉什和他的小组感觉，可能已经有人解决了这个问题，并开始寻找理想的技术进行投资。在W aste M anagem ent投资的20多家公司中包括一家用垃圾生产堆肥的新公司、一家用气化技术将沼气变成合成气的公司、一家将混合、有毒废旧塑料变成合成原油的公司。

　　这些新公司中肯定有一部分会失败，甚至可能是大部分。但是，WasteM anagem ent的老板们希望，在不久的将来，垃圾将不再是垃圾，而他们可以帮助推动这个时代早一点到来，并从中获利。(来源:南方都市报南都网)

　　InEnTec的碳氢化合物转化实验设施位于里奇兰德的小飞机场旁边。在巨大的建筑中安放着第一台等离子体增强熔炉的原型机，它比阿灵顿垃圾处理厂的那台要小2/3.在这里，祖尔马和他的团队在一系列的实验中不断改进技术。他们尝试了各种各样的垃圾材料，包括生活垃圾、石棉、塑料、有毒化学废料、废旧电子设备等等。这里收集的数据将用于对阿灵顿工厂进行改造，用于改进S4新熔炉的设计和运行。

　　今天，他们在测试一种叫甲苯的化学品。它是地球上最稳定的有机化合物之一，因此很适合于测试熔炉分解物质的效率，因为化学稳定性意味着，需要强大的外部干扰，比如高温，才会让甲苯改变化学结构。

　　通过一个圆形的窗口可以看到熔炉内部。可以看到等离子体发出的红光，看上去像火山岩浆和超新星爆炸的混合体。（如果你能设法把手臂伸进去，它将瞬间被蒸发。）

　　回到阿灵顿，我碰到了WasteM angaem ent派驻S4的联络人乔·维纶柯特。在气化工厂巡视一圈后，他在操作室的一张办公桌前坐下。包裹地毯的塑料薄膜还没有撕开，巨大的电脑监视器已经打开。技术员将在这里监控所有的机器设备。“这座工厂采集的数据将让那些老爱唱反调的人闭上嘴，”维纶柯特说，当工厂开始全负荷运转之后，每天可以处理25吨垃圾。

　　他盯着窗外看了片刻。从这里可以清楚看到不远处的垃圾堆成的人造山。然后，他转过头来说，“如果不想要垃圾填埋场，那么怎么能拒绝这些（新技术）？”

　　零排放垃圾处理法

俄勒冈州阿灵顿的等离子体垃圾处理厂可以将生活垃圾变成基本原子。具体工序如下：

气化

　　输送带将绞碎的垃圾送入舱室，与氧气和蒸汽混合，加热到华氏1500度（815℃）。这一过程叫气化，可将80%的垃圾转化为合成气。气体通过管道输出。

　　等离子爆破

　　气化工序剩下的材料被送入经过特殊隔离的大锅炉。两条石墨电极生成华氏18000度（9982℃）的电弧，在锅炉中央创造一个等离子体区。在极度高温下，几乎所有剩余垃圾都被分解为基本原子。这个过程中生成的气体再次通过管道输出，隔离。

　　有害物质捕捉

　　在大锅炉的底部有一个焦耳热熔炉，内部流淌着液态玻璃，将最后落下的剩余有害物质包裹封存起来。

　　回收

　　熔化的玻璃被吸出来。冷却后变成了惰性无害的颗粒，可以变成低等工业原料，比如铺路用的碎料。在这个过程中，金属也被捕捉，然后回收加工成钢材。

　　燃料捕捉

　　分离后的合成气———主要成分为一氧化碳和氢气可出售，被转化为柴油、乙醇等燃料。(来源:南方都市报 南都网)

　　原文：DavidWolman

　　原载：《Wired》

　　网址：http://www.wired.com/maga-zine/2012/01/ff_trashblaster/all/1