工业残余物应如何处理?

工业残余物应如何处理?
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本文与 The Conversation合作发表。刊登并不意味着世界经济论坛认可其中观点。

每年有超过10亿吨具有潜在毒性、外观如漂白剂的废物被产生并堆放在填埋场,往往造成严重破坏。然而,大多数人甚至从未听说过这些“碱性废物”。

我们希望改变这一现状。我们的研究发现,全球每年产生的接近 20亿吨碱性残留物 ,其中大部分如果管理不当,可能污染地下水和河流。我们应当更加重视这一问题,这些废物甚至可以得到有效利用。

碱性废物可能呈固态,也可能呈泥浆状。它主要包括钢铁、铝或燃煤发电厂、废物焚烧或建筑业在生产过程中形成的副产物,如炉渣、灰烬或泥浆。这些废物各不相同,但它们的共同点是遇到雨水时会迅速形成类似漂白剂的溶液。

这些废物通常被简单堆放或送往填埋场。这种做法并不安全。废物可能形成有毒粉尘并飘散到大气中,而落在表面的雨水可能渗透过滤,携带有毒化学物质,形成具有腐蚀性的“渗滤液”,流入河流和地下水。

务必远离

碱性渗滤液会对水生生物产生毒性影响(我们也不愿意在漂白剂中游泳)。它会提高 水体pH值和金属浓度,并消耗氧气。

这些物质一旦产生就很难停止。钢铁厂即使在关闭 30年或更久之后,仍可能是碱性渗滤液的来源。pH值高于12的水(介于皂水与漂白剂之间)已从一处铬铁矿废料堆渗漏了 超过100年。

很难准确界定污染与动植物问题之间的确切关联,但碱性废物显然会造成危害。研究发现,燃煤电厂的灰烬已 导致鹅死亡 ,并使树燕 体型更小、繁殖力更低。

也许最严重的碱性废物中毒事件发生在2010年,当时 一家铝精炼厂的堤坝溃决 ,地点位于匈牙利阿伊卡。此次事故释放出100万立方米的“红泥”,这是铝生产的副产物,此次其pH值约为13,与炉灶清洁剂相近。红泥淹没了1000英亩农业及城市用地,并沿马尔卡尔河输送120多公里,直至多瑙河,“扼杀”支流中的一切生命。这场洪水淹死了十人,并使更多人遭受严重化学灼伤。

我们能让它停下来吗?

我们可以通过曝气或加酸中和来处理碱性渗滤液,但成本高昂。我们需要可持续的替代方案。一项颇具前景的方案是 建设湿地 ,即在受污染场地内及周边,其沼泽状地面、植物及相关微生物可以遏制污染。

人们曾多次尝试寻找再利用这些废物的方法,但没有一种足够切实可行,无法阻止填埋处置。碱性废物已被用于 道路建设、 混凝土、水泥和 石膏板等领域,仅举例说明。

向土壤中添加这些废物可以降低酸度,因此将其用作 磷肥 也很普遍,同时实验室正在测试其能否用于 废水处理。

这些废料是否都用在了恰当的地方?

它甚至有助于应对气候变化。废物中的钙、镁等化学成分会与二氧化碳发生反应,将其从大气中移除,并以稳定矿物的形式储存。这种 碳封存 形式本质上模拟了自然风化过程,并且可能是一种安全且永久的储存方式,因为只有 酸或900°C及以上的极端高温 才能释放这些二氧化碳。它甚至有助于抵消产生碱性废物的高耗能行业所排放的部分温室气体。

事实上,如果将所有含二氧化硅的材料(水泥、建筑与拆除废物、炉渣、灰烬和燃烧产物)用于封存,每年可从大气中移除 6.97亿至12.18亿吨 的二氧化碳。

仅钢渣一项每年 可捕集1.7亿吨 ,而全球堆存的红泥可捕集 5.72亿吨。若将一年内产生的全部红泥进行碳酸化,则铝工业全球二氧化碳排放量的3–4% 可被捕集。

自19世纪末至2008年,全球红泥已封存 1亿吨 二氧化碳,而该行业甚至并未为此努力。提高这一数字,可对其排放形成切实的下行压力。

也许是时候变得更聪明些了

近期研究 已表明碱性废物还含有大量我们希望回收利用的金属。其中一些金属在供应方面至关重要,或对新型绿色技术不可或缺。例如,钒用于海上风力涡轮机,锂和钴用于车用燃料电池,稀土元素则对太阳能发电系统至关重要。

显而易见的解决方案是:尝试统筹 资源回收与污染修复,开发碱性渗滤液的处理方法,以回收在高pH值条件下可溶的关键元素、抑制粉尘产生、增强碳封存,并治理已造成的污染。

特别感谢我们的研究合著者 Douglas Stewart(地质环境工程教授)和 Ian Burke(环境地球化学副教授),二人均任职于利兹大学。

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作者:Helena I. Gomes为赫尔大学环境科学博士后研究员。Mike Rogerson为赫尔大学地球系统科学高级讲师。Will Mayes为赫尔大学环境科学高级讲师。

图片:2015年10月,中国黑龙江省鸡西市郊区煤炭废料堆中一台被遗弃的挖掘机。路透社/Jason Lee。

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