近日，中科環(huán)保在航天動力領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐受到了人民日報(bào)新媒體平臺“人民號”報(bào)道。中科環(huán)保以“環(huán)保+航天”跨界協(xié)同創(chuàng)新，助力國家“雙碳”目標(biāo)與航天強(qiáng)國戰(zhàn)略深度融合。未來，中科環(huán)保將以“科技創(chuàng)新”為迭變基因，結(jié)合國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇，通過精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智慧化持續(xù)深入，打造“品牌卓著、產(chǎn)品卓越、創(chuàng)新領(lǐng)先、治理現(xiàn)代”的一流企業(yè)。

【中國能源網(wǎng)報(bào)道】

當(dāng)垃圾處理廠成為航天燃料庫：中國首例環(huán)保與商業(yè)航天跨界融合的綠色樣本

4月24日，主題為“海上生明月，九天攬星河”的“中國航天日”主場活動在上海舉辦。這是第十個(gè)“中國航天日”，也是我國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號成功發(fā)射55周年。

商業(yè)航天近期熱度很高。今年3月5日發(fā)布的《政府工作報(bào)告》兩度提及商業(yè)航天，其定位上升為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。北京、上海、湖北、重慶、廣東、海南等多地均發(fā)布政策，加碼推進(jìn)商業(yè)航天發(fā)展。4月21日，四川省審議通過《四川省商業(yè)航天高質(zhì)量發(fā)展行動計(jì)劃（2025—2030年）》，強(qiáng)調(diào)發(fā)揮四川衛(wèi)星發(fā)射條件優(yōu)越、航天產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、應(yīng)用場景豐富等綜合優(yōu)勢，推動全省商業(yè)航天高質(zhì)量發(fā)展。

據(jù)艾媒咨詢及華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院測算，2024年中國商業(yè)航天市場規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)2.3萬億元，其中低碳燃料需求占比超30%。我國商業(yè)航天正在邁入規(guī)?；瘧?yīng)用新階段，而這一數(shù)據(jù)的背后，全球液氧甲烷發(fā)動機(jī)火箭競賽正在如火如荼地進(jìn)行。

萬億賽道下的全球液氧甲烷發(fā)動機(jī)火箭競賽

甲烷是一種清潔推進(jìn)劑。甲烷是一種有機(jī)化合物，分子式是CH4，是含碳量最小、含氫量最大的烴。甲烷在自然界的分布很廣，是天然氣、沼氣、坑氣等的主要成分。相較于傳統(tǒng)燃料，液態(tài)甲烷展現(xiàn)出革命性優(yōu)勢：-161℃的沸點(diǎn)與液氧形成完美溫度梯度，實(shí)現(xiàn)共底儲箱輕量化設(shè)計(jì)；3倍于煤油的冷卻性能徹底解決發(fā)動機(jī)結(jié)焦難題；超低成本僅為液氫的1%。更關(guān)鍵的是，其燃燒僅產(chǎn)生二氧化碳和水，完美契合雙碳戰(zhàn)略。

成本低廉、來源廣泛的優(yōu)勢使得其逐漸成為火箭發(fā)動機(jī)可供選擇的燃料。由于可重復(fù)使用越來越成為新型火箭研制的目標(biāo)要求之一，液氧甲烷發(fā)動機(jī)也因此日益受到各國的高度重視，被稱為21世紀(jì)的新型航天運(yùn)輸系統(tǒng)的動力。

美國是最早研制液氧甲烷發(fā)動機(jī)的國家。早在20世紀(jì)80年代初，美國國家航空航天局（NASA）蘭利研究中心即開展了基于液氧甲烷推進(jìn)劑發(fā)動機(jī)的航空航天兩用飛行器HL-42方案的研究。2010年5月5日，美國航空噴氣公司在白沙導(dǎo)彈試驗(yàn)場成功完成了推力為2.5噸的液氧甲烷火箭發(fā)動機(jī)的高空試車。2012年11月，馬斯克宣布SpaceX公司開發(fā)甲烷燃料火箭發(fā)動機(jī)，甲烷將是SpaceX火星殖民計(jì)劃的首選燃料。

除美國外，世界其他國家如俄羅斯、德國、日本也開展了液氧甲烷液體火箭發(fā)動機(jī)的研制。早在上世紀(jì)80年代，我國就開展了液氧甲烷發(fā)動機(jī)的研究工作，先后進(jìn)行了甲烷、丙烷的電傳熱試驗(yàn)和推力室點(diǎn)火試驗(yàn)，取得了初步的研究成果。之后在“十一五”“十二五”規(guī)劃下，北京、上海、西安的航天動力研究所進(jìn)行了大量液氧甲烷動力的相關(guān)研究，為中國液氧甲烷發(fā)動機(jī)落地打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前我國有多家民營企業(yè)諸如“藍(lán)箭航天”“九州云箭”“星際榮耀”等正在進(jìn)行液氧甲烷發(fā)動機(jī)的開發(fā)。

2023年7月12日，朱雀二號在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心騰空而起，它是全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭。全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家、中國空間科學(xué)傳播專家工作室首席科學(xué)傳播專家龐之浩表示，朱雀二號發(fā)射成功的第一個(gè)意義就是作為世界首款成功入軌飛行的液氧甲烷火箭。國外也有航天公司試了幾次，都沒有成功，包括馬斯克的星艦也是用液氧甲烷作為原料，這代表了一個(gè)發(fā)展趨勢。

工業(yè)代謝系統(tǒng)的重構(gòu)：“零距離能源解決方案”

2025年初，不少“航天迷”刷到過星際榮耀航天科技集團(tuán)股份有限公司董事長、總經(jīng)理彭小波的一句話：對標(biāo)SpaceX公司獵鷹9火箭，雙曲線三號運(yùn)載火箭預(yù)計(jì)將在今年年底首飛。

“雙曲線三號”運(yùn)載火箭，其核心動力系統(tǒng)“焦點(diǎn)二號”液氧甲烷發(fā)動機(jī)，正是以航燃級液態(tài)甲烷作為燃料。而此時(shí)，僅“一墻之隔”的中科環(huán)保旗下綿陽循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園與星際榮耀形成了產(chǎn)業(yè)的雙重耦合：每天吞吐2000噸城市垃圾的環(huán)保產(chǎn)業(yè)園，通過復(fù)雜的資源化利用工藝，將餐廚垃圾、滲濾液厭氧發(fā)酵氣體收集轉(zhuǎn)化為高純度液態(tài)甲烷；800米外的航天工廠里，這些“垃圾燃料”被注入百噸級液氧甲烷火箭發(fā)動機(jī)，轟鳴聲中完成點(diǎn)火試車。這種“垃圾堆里飛出液氧甲烷火箭”的魔幻場景，正成為雙碳戰(zhàn)略下產(chǎn)業(yè)協(xié)同進(jìn)化的現(xiàn)實(shí)注腳。

航天工業(yè)對燃料純度的苛刻要求，曾被視為生物質(zhì)能源難以逾越的技術(shù)天塹。甲烷中的硫化物含量需控制在0.1ppm以下，二氧化碳?xì)埩舨坏贸^50ppm——這相當(dāng)于在標(biāo)準(zhǔn)游泳池中精準(zhǔn)篩出半粒食鹽。

中科環(huán)保旗下中科能環(huán)的絡(luò)合鐵脫硫技術(shù)，配合低壓變壓吸附工藝，成功將沼氣甲烷純度提升至99.97%，硫含量低于0.05ppm?！敖?jīng)第三方檢測，我們的生物甲烷純度達(dá)到99.992%，完全滿足液氧甲烷火箭燃料標(biāo)準(zhǔn)?！敝锌骗h(huán)?？偨?jīng)理助理、綿陽中科董事長羅耀均表示，配套建設(shè)的甲烷液化裝置采用航天級低溫技術(shù)，將氣態(tài)甲烷冷卻至-161℃制成液態(tài)，運(yùn)輸損耗率從傳統(tǒng)模式的15%降至3%以內(nèi)。

“這不是簡單的能源替代，而是工業(yè)代謝系統(tǒng)的重構(gòu)。”羅耀均如此詮釋合作本質(zhì)。通過將垃圾填埋場沼氣、垃圾滲濾液和餐廚垃圾厭氧發(fā)酵氣提純至99.97%甲烷純度，再經(jīng)液化裝置轉(zhuǎn)化為-161℃液態(tài)燃料，市政固廢處理廠變身為航天動力系統(tǒng)的“能量心臟”。這種“零距離能源解決方案”使火箭燃料運(yùn)輸成本降低70%，更構(gòu)建起“廢棄物-清潔能源-航天應(yīng)用”的完整閉環(huán)。

北京大學(xué)能源研究院孫慧高級工程師認(rèn)為，生物天然氣在難以實(shí)現(xiàn)電氣化的航運(yùn)和航空領(lǐng)域具有重要作用，國際海事組織和歐盟的政策也為生物天然氣的發(fā)展提供了支持。生物天然氣具有低碳排放、可再生的特點(diǎn)，并且基本不改變現(xiàn)有的油氣利用形態(tài)，這使得它在天然氣市場中具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

跨界合作重塑環(huán)保產(chǎn)業(yè)的商業(yè)邏輯

作為國家級資源循環(huán)利用基地，綿陽中科每年處置80萬噸市政固廢，產(chǎn)出2.3億度綠電或120萬蒸噸綠色蒸汽及600萬m3高純度甲烷。羅耀均透露，為滿足發(fā)動機(jī)試車需求，園區(qū)正在建設(shè)日處理量600萬m3的甲烷液化裝置，每年可生產(chǎn)約4200噸液態(tài)燃料，完全可滿足星際榮耀航天發(fā)動機(jī)試車的燃料需求。

這場跨界合作正重塑環(huán)保產(chǎn)業(yè)的商業(yè)邏輯。羅耀均解釋稱，“傳統(tǒng)垃圾焚燒發(fā)電廠35%收入依賴政府處理費(fèi)，而中科環(huán)保通過‘三階價(jià)值躍遷’實(shí)現(xiàn)盈利模式質(zhì)變。一階資源化：將廢棄物轉(zhuǎn)化為綠色電力、蒸汽、甲烷等，實(shí)現(xiàn)面向企業(yè)用戶的商業(yè)化銷售；二階產(chǎn)業(yè)化：針對工業(yè)、民用供熱，以及航天、航空等高端場景的定制化綠色能源供給，賦能多產(chǎn)業(yè)綠色價(jià)值鏈在供應(yīng)鏈中的融合進(jìn)化，實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型；三階權(quán)益化：未來，隨著碳積分交易、綠色金融工具以及綠色技術(shù)授權(quán)等機(jī)制的逐步完善與成熟，將形成輕資產(chǎn)收益。”

目前，園區(qū)綠色能源收入占比逐年提高，這種轉(zhuǎn)型使環(huán)保企業(yè)從“成本中心”蛻變?yōu)椤熬G色低碳價(jià)值中樞”，更催生出新的產(chǎn)業(yè)形態(tài)——環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施正成為尖端制造業(yè)的能源樞紐。

羅耀均認(rèn)為，本次合作打破了公眾對環(huán)保行業(yè)的“末端治理”刻板印象，展現(xiàn)了環(huán)保產(chǎn)業(yè)從“城市清道夫”向“綠色能源科技”的躍遷。過去公眾可能只關(guān)注處理了多少垃圾、發(fā)了多少綠電，但通過將市政固廢轉(zhuǎn)化的甲烷用于火箭燃料、用垃圾焚燒產(chǎn)生的電能和蒸汽驅(qū)動航天裝備生產(chǎn)線，證明了環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施的“隱藏價(jià)值”——它不僅是城市運(yùn)行的保障系統(tǒng)，更可以成為尖端產(chǎn)業(yè)的賦能節(jié)點(diǎn)。

業(yè)內(nèi)人士表示，生物天然氣作為一種低碳清潔能源，在應(yīng)對氣候變化，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系具有重要意義。預(yù)計(jì)到2030年，我國需求量將達(dá)到100億立方米/年。此外，國際市場的擴(kuò)展也為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來巨大潛力。

環(huán)?？萍家蔀樾沦|(zhì)生產(chǎn)力的賦能者

當(dāng)環(huán)?？萍寂c航天動力這兩個(gè)看似平行的賽道產(chǎn)生交集，激發(fā)的不僅是技術(shù)協(xié)同效應(yīng)，更是產(chǎn)業(yè)鏈的韌性重構(gòu)。“固廢→燃料”的融合不僅是技術(shù)層面的突破，更標(biāo)志著中國工業(yè)體系開始從“被動減排”轉(zhuǎn)向“主動造血”。從技術(shù)進(jìn)化維度上，航天級質(zhì)量控制體系反向賦能環(huán)保技術(shù)升級；從城市代謝維度上，建立“城市廢棄物-工業(yè)原料”的新型物質(zhì)流動體系。

如今這種模式正在產(chǎn)生裂變效應(yīng)。中科環(huán)保已啟動餐廚垃圾制備生物航煤研發(fā)，并與四川天舟探索航空燃料產(chǎn)業(yè)化路徑；在“AI時(shí)代”與“東數(shù)西算”的大背景下，正積極探索垃圾焚燒與智算中心的雙向賦能模式；在“一帶一路”沿線市場，其核心焚燒爐設(shè)備與熱電聯(lián)產(chǎn)模式正積極向海外復(fù)制中國經(jīng)驗(yàn)。正如羅耀均所言：“我們處理的不是垃圾，而是放錯(cuò)位置的戰(zhàn)略資源?！?/span>

中科環(huán)保的布局不止于此。在烏茲別克斯坦，其熱能聯(lián)供項(xiàng)目每年有望為當(dāng)?shù)販p少數(shù)萬噸燃煤消耗；在泰國曼谷，自主研發(fā)的ACC焚燒系統(tǒng)適配熱帶地區(qū)高濕度垃圾特性，熱效率提升15%。羅耀均透露：“公司已與華為達(dá)成戰(zhàn)略合作，并啟動人工智能多模型一體機(jī)部署，未來將圍繞‘環(huán)保+AI’的模式，建設(shè)從智慧垃圾倉到智慧焚燒，再到智慧能源管理的全流程AI管控系統(tǒng)，打造中科模式的‘智慧能源基地’?！?/span>

中科環(huán)保規(guī)劃的未來發(fā)展藍(lán)圖顯示，其將深度參與航天燃料供應(yīng)鏈建設(shè)，并探索可再生碳?xì)淙剂系惹把仡I(lǐng)域。這種進(jìn)化暗合新型工業(yè)化的發(fā)展邏輯——環(huán)保產(chǎn)業(yè)不再局限于環(huán)境治理，而是通過綠色能源技術(shù)創(chuàng)新，成為驅(qū)動高端制造業(yè)的“第二引擎”。

中國工程院院士、中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員曲久輝指出，環(huán)保產(chǎn)業(yè)首先要打破以環(huán)境污染治理為核心的科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的局限。未來的環(huán)保新技術(shù)不僅環(huán)境領(lǐng)域可以用，其他領(lǐng)域也可以使用，進(jìn)而產(chǎn)生廣域的市場和社會價(jià)值。將減污和降碳有機(jī)結(jié)合起來，才是環(huán)境科技和環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。

【特別聲明】本文來源于中國能源網(wǎng)。作者：李孟鵬。