垃圾,能源和化学
先分享一篇郑也夫老师的文章,文末我会分享一下我的思路。
《垃圾与人类文明》郑也夫
大自然中本无垃圾,每个生命体都会排出于自己无用的东西,对自己和物种来说这就是垃圾。
但是大自然中发生了一个绝妙的循环,动物呼出二氧化碳,被阳光下的植物吸收了,植物排出了氧气又被动物吸收了,妙不可言。
这个星球上大小动物的数量不计其数,少说也得上千亿,但多数的寿命还不长。野生世界中为什么没有尸骨成山呢?尸体化解的全过程和每个环节,真菌在其中发挥了核心作用,将这些尸体化解为无形。
到了农业时代依旧是很少垃圾。在生产过程中没有垃圾,麦穗、稻穗被收走了,麦秸、稻秸农民们也很珍惜,用它做燃料。即使后来不用它做燃料了,也会烧成草木灰做庄稼的肥料。
生活中依旧无垃圾,粪便是很金贵的东西,能做农家肥;农户们吃剩的东西喂了牲口,他们的吃喝拉撒都和动植物做了绝妙的交换。农户们用废的东西很少,那些用品的材料大多也可被大自然降解。
农业时代后垃圾的激增
走出农业时代垃圾才开始激增,原因是人类选择了城市的生存方式,以及迎来了工商文明。
首先是生产开始制造垃圾,制造一吨生铁就会产出0.3到1吨的矿渣,其他的产业大多也都会产生垃圾,差别只是多少的问题。生活的垃圾也出现了,因为城市居民已经远离了农田、远离了牲畜,于是原来的循环链不能维持了。
开始的时候还努力维持着,比如城市的粪便,最初还有淘粪工,每天通过淘粪车送到乡村;有的住户院子里有化粪池,每半年到一年淘粪工来一次运到乡村。
后来这些都不存在了,因为一项伟大的发明普及了:抽水马桶。这是1596年由哈林顿发明的,日益普及,终于普及到了全世界的城市。
城市人用了它拍手称好,因为家里卫生、干净了,也没有了臭味和异味。直到人们使用了几百年之后才开始反省。芒福德一针见血:抽水马桶是个坏技术。家里是卫生了,没有臭味异味了,但这些粪便最后去哪了?
冲到了江河湖海,造成了水源的大污染。同时这也是极大的浪费,亿万人的粪便能产生很多的肥料,都无缘无故地冲走了。听说这些年来有了一项新的发明,风干厕所。过去的循环可以靠着这项新技术继续运转起来,但不知道是什么原因,这项技术远远没有像当年抽水马桶那样很好地普及开来。
生产造成了垃圾,当然生产也产出了商品,最后成为了人们的生活用品。我们要说的是产生的这些商品,随着使用最终是要报废的,也都将成为垃圾,并且这些垃圾产生的速度越来越快,数量也越来越多。
原因就是伟大的工商业,厂家当然要追求效率,追求的结果就是购买一个商品要比修理一个用品来得便宜。
商人要赚钱的逻辑很简单,就要多卖。顾客手里还用着怎么能买新的呢?商家的伎俩就是开发新的功能,来诱惑顾客购买,以取代他们没坏的旧产品,商人是过度开发和过度供应。
垃圾的规模数量状况
现在全世界垃圾的规模数量如何,给你提供一些小统计:
专家们估算现在全世界的垃圾每年是80到100亿吨。欧盟的情况是,2009年欧盟城市人口5亿,城市生活垃圾2.56亿吨。从1995年到2009年,欧盟的城市生活垃圾在14年中增长了8%。
在这14年中,中国的城市生活垃圾增长了47%,大概是欧盟的6倍,到2009年的时候中国城市生活垃圾是1.57亿吨。当然我们还在继续增长,从2009年到2014年这五年间,中国城市生活垃圾增长了56%。
2014年中国城市人口是7.6亿,产出了垃圾2.45亿吨,跟2009年的欧盟几乎持平。当然我们人均产生的城市生活垃圾是322公斤,比欧盟2009年的人均512公斤还少。
有人可能会认为我们垃圾增长速度迅猛只是在那个阶段,当我们和欧盟垃圾产量接近的时候,增长的速度可能会放缓。但我再给你抖落两个数据:
中国工业垃圾2001年有8.8亿吨,2005年13.6亿吨,2015年32亿吨;中国建筑垃圾2014年15亿吨。
这三项垃圾加起来,中国工业垃圾32亿吨,建筑垃圾15亿吨,城市生活垃圾2.45亿吨,加在一起50亿吨,还没算农村垃圾。
全世界每年产生的垃圾是80亿到100亿吨,中国有50亿吨,不就占了全世界的一半吗?你是不是有点怀疑,我也有点怀疑,我们的人口只是世界的1/5,垃圾为什么就占了世界的一半呢?从两方面分析:
一方面可能是世界的垃圾统计算少了,只能说中国垃圾没占一半,但更多的世界垃圾只能证明地球越来越肮脏了,因为垃圾越来越多。
但从另一方面,因为我们的统计还是比较扎实的,中国现有的垃圾是不是有可能占到世界垃圾的一半呢?我觉得这个可能性还是存在的。
就工业垃圾而言,我们是世界工厂;就建筑垃圾而言,我们现在大兴土木,全世界史无前例。想想你周边,哪天听不到装修的声音,我们有个陋习,买了二手房大多是要重新装修的。世界工厂、大兴土木、城市垃圾,导致了中国的垃圾数量巨大。
垃圾的处理方法
垃圾是工商业的产物,是城市化的产物,是文明的产物,同时也是人类文明所面临的挑战。而中国首当其冲,解决的办法是什么?
第一个办法是回收和利用。在今天的发展中国家大多有一个捡垃圾的大军,其实他们是回收和利用的主力,在发展中国家,他们的功能大多超过官办回收垃圾的队伍。
但问题是我们的社会在慢慢走向富裕,没有了这捡垃圾的大军后怎么办?恐怕必须老老实实学习日本的垃圾分类和回收,但那对于管理者和公民素质恐怕都是双重的考验,任重道远。
第二个办法就是填埋垃圾场。现在全世界每年大约一百亿吨垃圾,100年以后呢?就积累了一万亿吨垃圾,那我们的每个城市都得被垃圾包围,成为垃圾的围城。
就在当下,乡民的抗议就开始了,城里人日子过得挺好,但把垃圾都填埋在我这了,这合理吗?
第三个办法是焚烧。焚烧或许可以慢慢地替代垃圾场。在理论上焚烧可以做到零污染,但在实践上现在还做不到。
因为垃圾里的有些成分,比如重金属(汞、铅等)、电池、灯管、油漆,这些在焚烧的过程中会产生毒气。和垃圾填埋场一样,现在的抗议声音也开始了,垃圾焚烧场经常面临抗议而后停工。
垃圾抗议和垃圾政治
说到抗议就引出了下一个议题,垃圾政治。垃圾抗议和垃圾政治是全球的问题,首先富国多年来一直把他们的垃圾向外输出。
开始时穷国的一些百姓还觉得这些用废的产品便宜,但慢慢的,这些国家开始有了反省,有了尊严意识,并开始抗议。特别是还有核垃圾的输出,这导致的抗议就更激烈了。抗议和垃圾政治的问题在中国也存在,因为城市的垃圾要在周边的乡村建填埋场和焚烧场,村民也开始抗议。
我认为抗议将愈演愈烈,开始的时候只能靠给点钱来赎买,但随着社会的慢慢富裕,以后抗议靠给钱就不能解决问题了,贵贱不干。
如果说焚烧是零污染,那就放在城市里,为什么要放在农村?一方面抗议将愈演愈烈;另一方面,我认为抗议有它的积极作用。
抗议将使得垃圾的处理从下游(回收、填埋、焚烧),倒逼到上游的厂商去。垃圾的处理不仅越来越昂贵,而且越来越难处理,这不仅是一个成本的问题,而且是一个难以实施的问题,会倒逼着厂家重新思考生产问题。
我认为第一就是要极大地延长商品的保修期,最后乃至让商家提供的是永久性服务,而不是一次性商品。不是卖给消费者就结束了,而是要永久地、终生地提供保修服务,不然用废了就成了垃圾,比如电视、冰箱、空调,有了问题厂商要永远地帮助修理,有了新功能要提供更新。
如果这个商品用废了,需要由生产厂商来考虑如何再利用。厂商制造了垃圾,就需要向社会支付成本,如果很好地把垃圾消化并循环利用了,这不是很好的事情吗?
垃圾是个极大的问题,它是文明的产物,也是文明面临的严峻挑战。 这个星球上原本无垃圾,在农业时代的时候仍然是很少的垃圾,因为能有效地循环。所以我们必须寻找循环的办法,让垃圾越来越少。
对于郑老师的研究和观点,我是非常欣赏的,看问题的角度,历史观都非常的有见地。我尝试从一个科技工作者的角度来谈谈自己的看法。
垃圾是文明发展的副产物,是文明进步的结果。农业社会是几乎没有垃圾的。
文明发展的结果就是人类在元素周期表一点一点向前爬的过程。最初的农业文明只能利用有机物,到了工业社会逐步能够利用钢铁,铜,稀土元素等,到了现代社会,人类可以利用235号元素-铀元素,也就是核能。
从化学的角度来看,什么是垃圾?
从物质组成的角度来看,是各种混合物。分为有机物,无机物。从对人类的作用来讲,分为可循环和不可循环部分。
有机物可以通过高温反应,加速降解,也就是焚烧。焚烧会产生一些炉渣,这些炉渣的占比就比较少了。即便是通过填埋来处理,占用的空间资源也大幅度降低了。
如果是从按照元素周期表的种类来对垃圾中的元素做一个统计分析。基本上炉渣等最后沉淀下来的都是元素周期表后面的元素,无法像有机物一样通过高温反应来讲解成对大自然可循环利用的小分子。
假如说,再过几百年,人类的垃圾通过现在的处理方式,即便是焚烧产生的炉渣也变成很大一部分了会怎么办呢?
假如人类解决了终极能源问题
什么是终极能源问题呢?可控核聚变,通俗的讲叫人造太阳。也就是说可以通过水中的氘和氚进行反应获取能源。那么按照地球现在的水资源,将取之不尽用之不竭。而不是现在靠化石能源发电,靠清洁能源发电,成本都比较高。核聚变能源可能会将能源的价格降低到忽略不计的程度。
那么这个会对垃圾处理带来什么变化呢?其实垃圾焚烧也不是一个可以直发进行的过程,而是需要外部的能源输入才可以持续的进行。
从化学的角度来看,垃圾只是一种无序排列组合的元素。要把这种无序组合的化学元素重新变得有序,也就是需要外部的能量来输入。垃圾处理工厂也就不必要像现在只要简单的焚烧这样一个工序。而是可以把工序设计的更精细一些,纤维,蛋白质,油脂这些有机物可以通过发酵或者焚烧来做到无害处理,降解为小分子可以重新进入再循环,同时产生热能和电能。对于金属类的元素可以通过一系列的反应设计,最终把这些元素电解等反应生成单质或者其他可以被重新利用的元素形态。这中间其实只是一个能源的成本问题。
如果垃圾问题最终发展成像郑也夫老师所说的那样,垃圾焚烧,最终成为一个正直问题,无论贵贱,都不允许建在自己的家园。那么垃圾处理的工艺必须通过技术上有一个质的变化。那么这个问题的根本还是能源的成本问题,和垃圾处理工艺的经济效益问题。
如果这其中的一些经济变量发生变化,能源成本降低到无限低,而垃圾中本身所对应的不可再生的金属等资源的价格又变得比较高。零污染成为社会环保的新共识,这样垃圾处理对应的输出就是能源,可再利用的系列金属,小分子的有机物等。也可能成为一个新的产业。
郑老师说的,一个电视机需要厂家终身来负责处理,我以为不太可能,这有违社会分工的效率原则。不是一个有效的分工体系,只是在对应的商品流通中增加一些环保的成本。而最终的垃圾处理和资源回收,还是要靠新的分工体系处理。只是我们现在的分工体系还无法有效的利用垃圾这种被放错的资源。
所以终结到最后,文明发展的问题,不可能靠倒退的方式去解决,还是要靠技术进步去解决。而最有可能带来终极解决方案的就是核聚变这种终极的能源技术。