巴西聯(lián)邦政府近日正式批準(zhǔn)了一項(xiàng)關(guān)鍵科研資金，授權(quán)道達(dá)爾能源巴西有限公司（TotalEnergies EP Brasil Ltda）利用巴西國(guó)家石油、天然氣和生物燃料局（ANP）設(shè)立的工業(yè)研發(fā)（PD&I）基金，用于升級(jí)高氮含量生物氣的純化系統(tǒng)，從而高效生產(chǎn)生物甲烷。這筆總額為559萬(wàn)雷亞爾的資金將專門支持坎皮納斯大學(xué)（Unicamp）及其下屬的能源與石油研究中心（Cepetro）開展相關(guān)評(píng)估與研究工作。

該筆資金將直接投入實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，以支撐名為“高氮生物氣純化系統(tǒng)評(píng)估——獲取生物甲烷的替代方案”的研發(fā)項(xiàng)目。盡管生物甲烷被視為減少公交車和卡車污染、降低巴西對(duì)柴油依賴的重要替代能源，但其規(guī)?；a(chǎn)和經(jīng)濟(jì)可行性仍面臨諸多挑戰(zhàn)。目前，許多生產(chǎn)工藝成本高昂且規(guī)模有限，亟需在技術(shù)突破和分銷體系上取得進(jìn)展。

高氮分離：生物氣提純的技術(shù)瓶頸

根據(jù)官方公報(bào)，此次獲批的項(xiàng)目直指生物甲烷生產(chǎn)中的核心痛點(diǎn)：含高濃度氮?dú)獾纳餁饧兓?。在專業(yè)領(lǐng)域，這被視為一項(xiàng)重大技術(shù)挑戰(zhàn)。原因在于，氮?dú)馀c甲烷在物理性質(zhì)（如分子大小和沸點(diǎn)）上極為相似，導(dǎo)致分離難度極大。

相比之下，二氧化碳的去除技術(shù)已相對(duì)成熟。然而，垃圾填埋場(chǎng)因空氣滲入或消化池密封不良產(chǎn)生的過(guò)量氮?dú)?，必須?jīng)過(guò)先進(jìn)的升級(jí)處理，才能符合ANP等監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)燃料標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求。這一過(guò)程涉及多個(gè)復(fù)雜階段，包括預(yù)處理、初級(jí)二氧化碳去除以及關(guān)鍵的氮/甲烷分離。

從脫硫到分子篩：純化工藝詳解

在正式分離主要?dú)怏w之前，必須進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理以保護(hù)后續(xù)設(shè)備。這包括通過(guò)活性炭過(guò)濾或化學(xué)洗滌進(jìn)行脫硫，以去除腐蝕性的硫化氫；通過(guò)冷卻和冷凝進(jìn)行脫水，消除氣體濕度；以及使用專用過(guò)濾器去除硅氧烷和揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs），從而保護(hù)膜片和壓縮機(jī)。

隨后是初級(jí)二氧化碳的去除，通常采用高壓水洗或高選擇性聚合物膜分離技術(shù)，旨在減少氣體總體積，濃縮氮?dú)夂图淄榛旌衔?。整個(gè)流程中Zui具挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)在于氮?dú)馀c甲烷的Zui終分離。目前主流的技術(shù)路線包括：

• 變壓吸附法（PSA）：利用沸石或碳分子篩（CMS），在特定壓力下選擇性吸附甲烷或氮?dú)?。這是目前去除氮?dú)鈀ui成熟、應(yīng)用Zui廣泛的方案。
• 低溫蒸餾法：將氣體冷卻至零下160攝氏度以下，利用氮?dú)夂图淄榉悬c(diǎn)差異進(jìn)行相變分離。雖然效果顯著，但能耗極高，僅適用于大型項(xiàng)目（如生物液化天然氣生產(chǎn)）。

坎皮納斯大學(xué)此次項(xiàng)目的核心目標(biāo)，正是開發(fā)一種能夠覆蓋上述所有工藝環(huán)節(jié)，且成本遠(yuǎn)低于現(xiàn)有工廠的新技術(shù)方案，從而驗(yàn)證其在經(jīng)濟(jì)上的可行性。