全球首创！掀起工业废碳的资源化利用新革命

　　“垃圾是放错了地方的资源，是地球上唯一不断增长、永不枯竭的资源。”联合国环境规划署首席专家拉斯基曾提出的著名论断直到今天仍然予人启发。在塑料行业，得益于物理回收和化学回收等技术的飞速发展，消费后回收材料（PCR）和工业后回收材料（PIR）的高值化应用不再稀奇。不过，除了废旧塑料，塑料全产业链中仍然有许多其他品类的废弃物亟待实现资源化利用。一家由新加坡国立大学毕业生于2020 年创立的高科技公司CBE Eco-Solutions（以下简称“CBE”），决定将目标锁定在石油炼化环节产生的工业废碳上。

　　重新认识碳烟灰

　　原油经分馏提取出汽油、柴油后，剩余的重油经加热至高温并被施加高压氢气，在催化剂的作用下发生裂解、重组、异构等反应，从而生成高价值机油基础油、芳烃及烯烃等化学品，这一技术称之为重油气化。重油气化过程中必然产生合成气，而碳烟灰就是这一过程中的副产物。目前，全球范围内对石油炼化过程中产生的碳烟灰均采用焚烧或是填埋的方式进行处理，炼化企业同时需要支付高昂的处理费。以新加坡为例，每年约产生6 万至7 万吨碳烟灰，而在中国，这一数字是新加坡的10 至15 倍。毫无疑问，碳烟灰的宿命迫切需要被改变！

　　在这之前，我们当然需要重新认识碳烟灰。“碳烟灰中有高达约70%的水，29%的碳，以及1%的重金属。”CBE联合创始人兼首席执行官姚志熠博士介绍说，“而占比只有1% 的重金属中却包含几十种稀有金属，其中最主要的是稀有金属钒，占比约95%。”提取出高纯度的碳及稀有金属钒，必然能够改写碳烟灰的宿命。

　　改写碳烟灰的宿命

　　从2016 年开始，新加坡国立大学的Wang Chi-Hwa研究团队就开始研究工业废碳的资源化回收技术。在姚志熠博士的带领下，绿色可降解试剂对重金属高效分离、对富含重金属的废水高效处理等重点技术被攻关后，该团队取得了突破性的进展。

　　“通过我们的专利技术，我们能够从碳烟灰中把重金属分离出来，然后把钒进行高选择性转化和提纯，制成五氧化二钒，其纯度超过99.9%。之后，我们会将碳制成高品质炭黑，其纯度大于98%，灰分小于0.5%。”姚志熠博士分享说。

　　目前，五氧化二钒可广泛应用在合金的冶炼中，其作为添加剂可以增强合金的韧性。另一重要应用则是作为全钒液流电池（VFB）的电解液。据悉，由于钒电池使用水溶液作为储能介质，避免了有机溶剂作为电解液时易燃易爆炸的风险，同时利用钒离子的价态变化来实现电能的储存和释放，因而安全性极高，循环寿命更长，储能容量更大，是长时储能领域的一匹“千里马”，目前，包括我国在内的诸多国家都在加速钒电池储能项目的落地。

　　能够对无机碳材料进行表面改性优化则是姚志熠博士团队的另一个重要优势。通过降低炭黑的比表面积，并将碳颗粒的复杂结构打碎以增加炭黑的黑度，可最终用作色素炭黑；通过增加炭黑的比表面积和孔隙率可生产导电炭黑；较高结构化的炭黑则可生产补强炭黑，用于橡胶补强、轮胎、电线电缆中。

　　“炭黑作为一种大宗商品，对于下游客户来说，只要炭黑能够满足其规格要求，价格越低越有竞争优势，与此同时，得益于我们独有的生产技术以及定制化的炭黑规格处理能力，我们提供的炭黑拥有更低的碳足迹，更加绿色环保，这进一步加强了我们产品的竞争优势。”姚志熠博士补充说。

　　商业化落地进行中

　　由于全球石化企业的炼化工艺各有不同，因而所得的碳烟灰成分存在细微差异。“水和碳仍然是碳烟灰中的两大主要成分，只有重金属的成分和比例略有不同。”姚志熠博士补充说。这意味着在商业化过程中，针对不同炼化工艺所得的碳烟灰，其团队必须对所采用的提纯技术进行微调。好消息是，姚志熠博士所在团队完全可以提供定制化技术和工艺，这也意味着此项工业废碳的资源化利用技术可以在全球范围内展开。

　　姚志熠博士介绍，这项专利技术起初是由新加坡国家研究基金、胜科（Sembcorp，国际能源巨头）和新加坡国立大学共同投资6000 万新元的为期五年的研究项目，由创始团队在胜科-新加坡国立大学企业实验室开发完成。目前，公司已经完成天使轮融资，获得570万新币（约合3000万人民币），并在新加坡裕廊岛建立了示范工厂，碳烟灰处理能力为1000 吨/ 年。据悉，CBE 已经计划将这一开创性技术带回中国，现阶段在获取国内部分石化企业的碳烟灰样品后进行资源化回收，测试效果显著。

　　“我们的愿景是成为一家碳循环技术公司。碳烟灰只是其中的一个切入口，我们将针对各种各样的工业废碳提供个性化的高值转化方案。”姚志熠博士表示。