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武大研究院突破了铝灰、退役电池、有机固体废物资源化利用等“卡脖子”关键技术。受访单位供图
广东省再生资源技术创新中心规划图。
受访单位供图
利用铝灰生产出来的多孔陶瓷材料，可以作为替代砂石的生产原料。
受访单位供图
被国家列为危险废物的铝灰，通过“干法成型+高温烧制”工艺，制作成一颗颗多孔陶瓷材料后，既可替代砂石集料应用于建筑领域，也可作为生物滤料用来治理水污染，还可作为无土栽培基质，实现多源危险废物的全量深度资源化利用。
这项即将进行产业化应用的新技术，是武汉大学(肇庆)资源与环境技术研究院（以下简称“武大研究院”）在固体废物综合利用上取得的又一项突破。
作为生态环境部“十四五”时期建设的“无废城市”之一，肇庆不断加快固体废物综合利用技术攻关和产业化步伐。武大研究院拟在肇庆建设广东省再生资源技术创新中心，建成固体废物综合利用领域高水平科技成果转化载体，打通产业化应用“最后一公里”的问题。
南方日报记者 刘亮
通讯员 方斌 赖小琴
铝灰占肇庆危险废物四成 解决出路迫在眉睫
数据显示，2021年肇庆一般工业固体废物申报产生量212.77万吨，危险废物产生源单位申报产生量20.51万吨，生活垃圾产生量117.39万吨，建筑垃圾产生量108.45万立方米，农作物秸秆产生量198万吨。一般工业固体废物和农业固体废物占了固体废物的大头。
虽然与一般固体废物相较，危废总量较小，但由于其具有腐蚀性、毒性、易燃性等特征，对环境的带来的影响远远高于一般固体废物。如何妥善处理危废，成为建设“无废城市”必须跨过的一道坎。
在肇庆去年产生的20.51万吨危险废物中，就有超8万吨是铝灰。而放眼铝加工、回收产业集聚区广东，每年铝灰的产生量近30万吨，预计到2030年可达到50万吨。
作为2021年新列入的有毒性危废和反应性危废，铝灰不仅具有与水反应的危险特性，与水或潮湿空气接触可产生高浓度易燃易爆及有毒刺激性的危险气体，其重金属及卤素元素会对水体造成严重污染。
在过去，90%以上的铝灰仍采用较为粗放的填埋与堆存方式进行处置，不仅容易造成污染，还导致极大的资源浪费。然而，目前广东全省尚未形成成熟的工艺，产业化应用基础能力薄弱。
新版危险废物名录发布，意味着传统处置方式不再符合国家的相关政策及法律法规要求，部分大型铝灰产生企业因此出现爆仓现象，严重影响正常生产，解决铝灰出路问题迫在眉睫。
除铝灰外，退役新能源动力电池的回收利用也成为肇庆建设“无废城市”过程中关注的另一焦点。目前，肇庆已有小鹏汽车、宁德时代、国信通新能源电池、风华高科高端电容等一批新能源电池、电容及整车项目，预计到2025年也将有6万吨电池需要报废处理。
挑战的另一面是机遇。按照估算，2025年广东新能源汽车保有量将达1000万辆，随之产生的退役动力电池数量也将呈爆发式增长，2030年动力电池累计退役量将达到400万吨，2035年将达到1000万吨。解决好回收利用与安全处置难题，肇庆将成为新能源电池综合利用高地。
新技术实现零填埋处理 产品可满足市场多样化需求
近日出台的《肇庆市“无废城市”建设试点实施方案》提出，要以解决固体废物领域关键问题为导向，打造科研成果转化平台，加速推动固体废物污染防治科技创新成果产业化应用。
2018年落户肇庆的武大研究院是推动固体废物综合利用的重要载体。该研究院瞄准大宗固体废物资源化利用难题进行多年攻关，突破了铝灰、退役电池、有机固体废物资源化利用等“卡脖子”关键技术，如今研究成果已在全国300余项工程中实现产业化应用。
和传统“湿法”工艺相比，武大研究院研究的“干法成型+高温烧制”规避铝灰遇水反应特性，实现单质铝的高效提取，具有工艺适应性强、生产能耗低、无环境污染风险、固废消耗量大等优点，年产20万立方多孔陶瓷材料生产线每年可消纳危险废物铝灰及焚烧处置残渣12万吨。
从市场前景来看，新技术投产后，企业不仅可以通过帮助处置铝灰收取处置费用，还可以根据客户需求，制备高强、超轻高性能轻骨料，可满足客户的多样化需要，打破生产单一产品无竞争力的市场风险。
“30万吨铝灰可以生产出100多万立方的多孔陶瓷材料，产品可以用来作为生产轻质高性能轻骨料墙板、替代砂石骨料等，每年约节约80多万吨粘土类矿物资源。”武大研究院技术总监曾天宇博士介绍。
针对肇庆新能源产业发展趋势，武大研究院研发的“铵盐低温还原焙烧回收退役电池电极材料新技术”可降低电池材料处理温度，实现选择性回收锂、镍、钴，同时消除含氟废物的污染和废液排放。
以年处理废弃锂电池5万吨计算，采用上述工艺可回收0.25万吨锂，1.2万吨镍、0.35万吨钴，总价约为40亿元。
据相关测算，每回收利用1吨废弃资源，平均可节约矿产资源4.12吨左右，节约标煤1.4吨左右，减少二氧化碳排放3.72吨左右。若对省内的固体废物进行全量和深度资源化利用，可以替代60%以上的传统资源或能源。
“新技术下，危废处置将更加经济、安全、高效，不仅可以实现零填埋处理，利润空间较现有普通资源化技术可以拓展7倍以上。”武大研究院院长侯浩波介绍。
围绕六大方向打造验证平台
验证固体废物综合利用技术
基于广东省重大需求、武大研究院已取得的系列科技成果以及肇庆市产业基础，武大研究院计划在肇庆建设广东省再生资源技术创新中心，加快科技成果转化，提升肇庆市固体废物综合利用产业发展实力。
创新中心将立足现代再生资源行业，面向全球再生资源行业发展前沿、国家重大需求和国民经济主战场，开展基础研究、应用基础研究和产业化关键核心技术研发，突破再生资源产业发展关键技术瓶颈。
按照设计，创新中心将围绕固体废物绿色利用过程强化、固废基战略性矿产资源绿色回收、硅铝基绿色材料化利用、有机固废材料化与能源化利用、退役电池绿色安全回收利用和固废绿色利用装备与智能控制六大研究方向打造概念验证平台及中试平台，验证全球范围内所有固体废物综合利用技术，实现技术产业化应用。
同时，创新中心计划分批次引进窦贤康、李建成、侯立安、徐红星、侯浩波、彭天右、陈勇、韩旭、朱永官、池汝安、汪的华、尹华意等院士级别战略科学家。他们研究方向各有侧重，包括智能控制与装备、“双碳”关键技术、固废基微纳环境材料、有机固废能源化、退役电池绿色安全回收、战略性矿产资源回收等领域。
未来，创新中心将由武大研究院牵头，联合武汉大学、中国工程院、中国科学院广州能源研究所等科研机构，以及中国电力工程顾问集团、TCL环保科技、宁德时代、广州环保投资集团、广东泉兴生态科技等企业共同建设，采用市场化方式运营。
目前，武大研究院已在肇庆高新区购地30亩作为创新中心建设用地，今后将投资6.1亿元建设4万平方米物理空间，建成各类推动技术产业化平台，组建一支200人的创新团队。
“创新中心最终将形成‘1123+N’的模式，即1个国家级再生资源技术创新中心、1个产业园建设运营管理公司、政府引导基金和社会资本投资基金2只基金、3个产业园和N个专业化公司，结合各类固体废物的综合利用打造上下游产业链，支撑广东省再生资源万亿级产业发展。”侯浩波说。