书城科普读物低碳城市:让我们的城市轻松呼吸
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第24章 低碳减排,打造节能城市(5)

新加坡以一尘不染的干净而出名,但是不久前,和大多数国家一样,新加坡把垃圾送到垃圾填埋场。随着新加坡人口暴增,垃圾填埋空间不足。都市规划师知道必须面对事实,否则都市就会瓦解。如意大利的那不勒斯,垃圾掩埋濒临饱和,政府当局将其关闭,垃圾堆满街道,市民暴动一触即发。面对这个大问题,新加坡政府采用全新的处理方法处理垃圾。总工程师应天胜的团队负责这个棘手的问题。应天胜知道不能把没处理的垃圾倒进外海,那会造成环境灾难,但是能否压缩新加坡的垃圾并将其安全堆到大型人工岛上呢?实现它必须克服极大的挑战。第一步是把新加坡的垃圾量体积缩小到1/10,方法是焚化,但是传统的焚化炉会造成污染。大士南垃圾焚化厂是世界最大、最干净的焚化炉。大型焚化炉每天能燃烧3000吨垃圾。它的热度用来发电,触媒转化器净化大部分的废气,可是就算是高效能的焚化炉,还是会有恼人的副产品:灰烬。要怎么把有毒灰烬变成岛屿?工程师想出了一个大胆的想法,他们用四英里长的岩堆在新加坡外海围出两座小岛,在外圈里放置11座链接的防水槽,这些槽能容纳3.8亿立方英尺的灰烬。1000名工人挖出75英尺深,挖出400万立方码的软海泥。工程师必须防止垃圾里的毒物渗入海里。他们建造了不渗水的墙面,展海泥,海砂和高科技的聚乙烯膜堆砌。它能容纳灰烬,满足新加坡的垃圾需求,一直到2040年。大驳船把垃圾运到岛上,当一座槽积满,垃圾填埋场就会派来推土机,再盖上一层优质的土壤,这片土地最后会变成草地,用肥沃土壤和青草掩盖住灰烬,结果一片绿意盎然的栖息地——实马高岛在新加坡的城市垃圾上诞生。

如果有任何有毒的物质渗出,就很可能毒害海洋生物甚至威胁人类健康,所以工程师要定期检查渗漏,取样检查水质,确保没有泄露。目前实马高岛没有任何污染问题,但是为了以防万一,科学家想出了天然的预警系统,50万株特地栽种的红树林,如果发生污染,这种植物就像矿坑壁的金丝雀,只要树根接触到一丁点污染,植物就会死亡,工程师便会立即采取行动。最后开发商可能把实马高岛改造成全新的都市,替新加坡制造宝贵的土地,这样垃圾可能创造出天堂般的列岛。以上这种做法的缺点是,为了创造岛屿还必须用焚化炉把垃圾烧成灰烬。如新加坡高效能再生能源的焚化炉,也会造成污染,焚烧过程中还是会产生二氧化碳和其他温室气体,甚至会将有毒物质排放到空气中,对人类健康造成危害。

作为新加坡唯一的垃圾埋置场,根据目前的埋置量,实马高岛垃圾埋置场预计将在2045年达到饱和点。新加坡寸土寸金,要再开辟另一个垃圾处理场谈何容易。为此,新加坡着手进行各种环保绿化方法,包括减少垃圾、废物利用以及垃圾循环。新加坡国家环境局负责策划减少垃圾的方案,其设定的长远目标是“零”垃圾埋置及“零”垃圾。

新加坡国家环境局设定了四个重要策略:

1.用焚化来减少垃圾体积。在新加坡本地,四个焚化场负责焚化可燃烧的垃圾,如此一来,可减少90%的垃圾体积,也减缓了实马离岛外垃圾埋置场被“填满”的进度。

2.垃圾循环。根据新加坡“环保绿化计划2012”,新加坡计划在2012年前达到60%的垃圾循环率。有鉴于此,国家环境局不断推广社区和工业废物循环。在社区垃圾循环方面,国家环境局的“全国循环计划”为每一家住户提供环保袋或环保盒,并在每两个星期由指定的环保公司回收可循环垃圾。

3.减少垃圾埋置场的垃圾。在循环不可焚化的垃圾方面,新加坡也取得了有效成果,目前已有再循环建筑业废料和造船厂铜渣的设施.为了进一步减少垃圾埋置场的垃圾,一系列的再循环灰烬与淤泥也都在进行中。

4.减少垃圾。为了从源头生抑制垃圾量的增长,新加坡国家环境局已与制造商和零售商研讨如何减少制造产品所需要的材料和包装,以及设计更好的环保产品。

除上述四项有效策略外,新加坡国家环境局还大力鼓励公众人士到实马高岸外垃圾埋置场进行体闲活动,以进一步了解新加坡的垃圾处理情况。在新加坡国家环境局积极的美化与绿化工作之下,现在的实马高西部堤岸已从原本的不毛之地变成风景秀丽的公园,是一个休闲娱乐的自然风景区。

在实马高垃圾岛,新加坡国家环境局不断采取开发措施。2005年7月16日,为了使实马高岸外垃圾埋置场成为一个天然体闲旅游胜地,薪加坡环境发展与水资源部长雅国宣布正式开放实马高岸外垃圾埋置场,公众人士可前来参与各种休闲活动。2006年7月,新加坡国家环境局在实马高岸外埋置场的南端架设再生绿色能源系统,利用风轮机和日光接收板发电照明。自那时起,新加坡天文学会与公众在夜间也能到实马高岛观星、露营和举行烧烤晚会。为了给访问者提供一个舒适惬意的环境,2007年l2月,国家环境局在实马高设立了一个访客中心,里面设有简报室、休闲室、资讯画廊,以及饮食间。为进一步加强访客的体验,政府在2008年委托了一个访客管理公司,专门为访客主持教育性的参观与策划实马高的休闲活动。

到目前为止,前来实马高岛岸外垃圾埋置场的休闲组织包括莱佛士多样性生态研究博物馆、薪加坡自然协会、新加坡钓鱼协会和新加坡天文学会。他们举办的活动包括潮间之旅、观鸟、钓鱼和观测天文活动。每年假期,新加坡本地的学校也积极安排学生前来实马高岸外垃圾埋置场参观。这个富有教育性的活动能让学生了解新加坡的垃圾处理系统和埋置场的设计与运作,并从中学习如何通过减少垃圾、废物利用以及垃圾循环来延长埋置场的可用寿命。

新加坡这个被称作赤道附近—个“小红点”的弹丸之地,不仅很好地处理了垃圾问题,还利用焚烧垃圾时产生的1000多摄氏度高温发电,解决了自身的电力短缺问题。无疑,新加坡已经走在了变废为宝、绿色环保与可持续发展的前列。

瑞典:垃圾分类回收从家庭开始

瑞典在垃圾回收处理方面一直走在世界前列。由于20世纪70年代的油荒,瑞典决定要少用石油甚至不用石油。他们确立的目标是到2050年彻底与石油脱钩。这样就必须找到替代办法。除了使用树枝和其他生物燃料外,垃圾成了他们利用的另一种资源。瑞典国际生物燃气公司负责人说,“对我们来说,1吨垃圾就等于1吨石油”。

瑞典人没人每年生产1吨垃圾。其中48%的垃圾被回收到工厂去,即塑料瓶回到塑料厂,玻璃瓶回到玻璃厂等。3%的垃圾可以直接拉到填埋场。另外,49%的生活垃圾有的被送到垃圾焚烧场进行焚烧,有的被发酵堆肥,大部分被送到生物燃气公司作为生产生物燃气的原料。在瑞典,垃圾分类从每个家庭开始。日常餐桌垃圾包括食品包装、塑料盒纸的包装、有血有油的包装等,大都直接扔到垃圾袋里。信封不能放在这里回收,因为有胶水的原因,必须放在可燃的家庭垃圾里。报纸、塑料瓶和其他硬塑料制品、牛奶包装、金属盒等单独存放,可乐瓶无论是易拉罐还是塑料瓶都可以送到附近的超市回收。回收由机器操作,只要把瓶子塞进去,电子屏幕就会自动显示多少钱,然后,自动打印出收据。你可以在买其他东西时将收据交给收银员一起结算。

电浆气化技术

电浆气化技术是一种可以取代焚化的新方法,它利用比太阳表面温度还要高的热力分化垃圾,但是不焚烧,还能给家庭提供用电。化学工程师克里斯查普曼率先发掘了垃圾里的“金矿”。他的灵感来自于处理最致命废弃物——化学武器的污染物,工程师把最危险的废弃物放进高科技焚化炉,炙热的高温把有毒化合物还原出构成的化学成分,最后只剩下固态渣和能源丰富的气体。查普曼的点子是改良这种科技分化家庭垃圾,把产生的气体用来发电,即以电浆气化过程模拟太阳表面的状况,把垃圾蒸发,并且重新生成能供应未来城市的能源。这种方法有一个缺点,处理一吨垃圾需要的能源就能给700个家庭用一整年,这并不合算。查普曼需要大幅降低用电量,他想让垃圾进入电浆气化机前先变成小分子。在27英尺长的钢造容室里,用高温蒸气和氧气在底部喷上一层砂,砂的温度高达华氏1600度,不需要燃烧就能把垃圾变成气体和灰烬,进去是垃圾出来就是小分子了。把垃圾分化成小分子可以减少下一个阶段需要的能源:强大的气浆电能。当电浆弧转化器启动时,它会在两个电极之间传送650伏特的电力,形成一个电弧,就像闪电,把惰性气体导入电弧,就会有惊人的结果,它会形成华氏18000度的高温电浆柱,电浆又称作物质第四感,在地球上很罕见,但在宇宙里到处都有。“紫外线和高温破坏长链化学物,分解它们后会产生充满能量的发挥性气体。发电的潜力值远远超过系统运转的成本。高科技的回收系统把垃圾变成干净电力。实验焚化炉证明,它产生的电力是运转所需的5倍。如果未来都市都采用电浆焚化炉处理垃圾,能大幅减少有毒和温室气体排放。这种技术有可能让垃圾堆和掩埋场从麻烦变成金矿。垃圾变成能源,几乎不排放废气,也把垃圾变成现金。到2050年,垃圾运输的方式也可能大幅改变,先进的垃圾收集系统会取代耗油的垃圾车。垃圾进入住家外面的滑槽,然后高压空气让垃圾用时速40英里穿越地底隧道到电浆焚化炉进行发电。先进的垃圾收集技术未来可能会让电浆气化过程更环保。

建筑节能技术

从目前一些发展成熟的城市建筑物的统计数据来看,建筑物能源消耗占整个城市能源消耗的一半,所以在建筑中节约能源对今后城市能源的消耗有很大影响,因为它占了整个城市能源消耗的半壁江山。建筑物是不是节能,就成了关系子孙后代的大事情,建筑节能正在受到越来越多人的重视。

拜耳的生态幼儿园

这座生态幼儿园是一栋1000平方米的低层建筑,是拜耳集团ECB项目最新作品。由于建筑物的温室气体排放量约占全球总排量的18%,拜耳希望能通过这些零排放、零能耗的建筑项目帮助减排。

这座幼儿园并不把重点放在让建筑产生能源,而是专注于其隔热系统。为了达到节能的效果,必须有一个非常好的保温隔热建筑外壳,才能把制冷或制热的能源需求降到最小。整栋建筑以一个木结构框架为基础,幼儿园的墙、地板和屋顶都采用拜耳材料科技公司的聚氨酯产品,这是一种隔热板。窗户也用同样的办法建造,木质的窗户框架中夹上一层硬质聚醚型泡沫塑料。这种三明治结构在白天的时候隔热层吸收热量,并将阳光中的大部分红外线滤除,防止建筑物的内部温度升高,从而达到冷却降温的作用;到了晚上,隔热板又将吸收的热量释放出来,减少建筑物对制暖的需求,极大地节省了建造成本以及能源消耗。让整栋建筑物全年的供暖能源需求被控制在21千瓦时/平方米,而总体能源需求也不过59.9千瓦时/平方米,比德国的普通房屋要低四成。

在其使用寿命内,这些聚氨酯隔热板所降低的碳排放量,是生产它们时所产生的二氧化碳的量的70倍。聚氨酯不仅有着良好的隔热性能,其轻薄的特性也大幅降低了墙壁的厚度,从而保证了建筑物的使用空间。

此外,来自天空的太阳能是幼儿园主要的能源来源。一些超薄高效太阳能电池被密封在拜耳材料科技公司的Desmopan热塑性聚氨酯薄膜中。这种薄膜具有非常好的耐磨性,并且便于光伏板的连续加工和切割,从而降低了生产和建造成本。

这些光伏板占据了幼儿园屋顶的大部分面积,但巧妙的设计和安装让人很难看见它们的存在。考虑到当地的气候情况、阳光强度、日照时间以及建筑方向,屋顶被设计成朝向西南方向。通常,太阳能电池的光伏板大多都呈45°角安装,而在这里却是完全水平地安装在屋顶,这不仅最大限度地利用了有限的屋顶空间,而且也完全不会影响到整栋建筑的设计美学。光伏板提供了幼儿园大约70%的能源需求,即使在多云的日子里,它们也能吸收足够的阳光供幼儿园使用。

另一项能源来自于大地。幼儿园建筑物后的地面就是一个巨大的储热库,天气暖和的时候,来自地面的热量被收集起来,在需要的时候利用热力泵传输到建筑物内部,热力泵运转所需的能源则由光伏板提供。这几乎是一个无限且免费的能量来源,这里常年保持22℃左右的恒温。

照明系统也同样把对能源的需求降到最低,通过光强探测器的控制,室内可以实现恒定的光照。窗户的位置经过精心设计,让阳光能最大限度地照进室内,人工照明部分使用奥地利Zumtobel照明公司的节能灯具,灯泡外覆盖的透明聚碳酸酯也是拜耳材料科技的Makrolon产品,这种热塑性材料既轻又坚固,在它的保护下,灯泡很难破损,而且具有良好的光漫射性。

这栋建筑物能生产的能源甚至超过其自身的能源需求。在其得到使用的年份,整个幼儿园可以完全不需要燃料油和燃气而保持运转。

贝丁顿社区:“零碳”生活

建成于2002年的贝丁顿社区由八座三层住宅楼、一个综合中心及绿地组成,总投资1500万英镑。这一社区每年吸引全球约15000名游客参观,并且成为“低碳社区”在英国的先行者和成功案例。贝丁顿社区从一开始就摆脱了对煤、石油等化石能源和传统电网的依赖,完全利用太阳能、降解垃圾产生的生物能、风能及地热能源,集各类可再生能源应用于一身。五彩缤纷的风帽在建筑的屋顶上转动,它是用来采集新鲜的空气供给贝丁顿生态村的居民,更替室内的二氧化碳。每户人家均装有这种内外空气循环系统,让人们在不开窗的情况下呼吸到新鲜空气。而大部分朝南设计的房间,则可以让房屋最大限度地吸收太阳能,用于发电和保持室内四季恒温。

生态村建筑使用的都是可持续的节能材料,这些建筑材料无需采购,通常都是自然的或回收利用的物品,它们在生态村50公里半径之内的任何地方都能找到。例如门窗所需的木料,建设者均采集自镇周边的废旧木材,甚至连太阳能板的材料都有一部分来自随处可见的木屑颗粒。