近日，中科環(huán)保在航天動力領域的創(chuàng)新實踐受到了人民日報新媒體平臺“人民號”報道。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”目標與航天強國戰(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，結合國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)的發(fā)展機遇，通過精細化、標準化、智慧化持續(xù)深入，打造“品牌卓著、產品卓越、創(chuàng)新領先、治理現(xiàn)代”的一流企業(yè)。
【中國能源網報道】
當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“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《政府工作報告》兩度提及商業(yè)航天，其定位上升為戰(zhàn)略性新興產業(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)航天高質量發(fā)展行動計劃（2025—2030年）》，強調發(fā)揮四川衛(wèi)星發(fā)射條件優(yōu)越、航天產業(yè)基礎扎實、應用場景豐富等綜合優(yōu)勢，推動全省商業(yè)航天高質量發(fā)展。
據艾媒咨詢及華經產業(yè)研究院測算，2024年中國商業(yè)航天市場規(guī)模預計達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)模化應用新階段，而這一數據的背后，全球液氧甲烷發(fā)動機火箭競賽正在如火如荼地進行。
萬億賽道下的全球液氧甲烷發(fā)動機火箭競賽
甲烷是一種清潔推進劑。甲烷是一種有機化合物，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℃的沸點與液氧形成完美溫度梯度，實現(xiàn)共底儲箱輕量化設計；3倍于煤油的冷卻性能徹底解決發(fā)動機結焦難題；超低成本僅為液氫的1%。更關鍵的是，其燃燒僅產生二氧化碳和水，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)動機可供選擇的燃料。由于可重復使用越來越成為新型火箭研制的目標要求之一，液氧甲烷發(fā)動機也因此日益受到各國的高度重視，被稱為21世紀的新型航天運輸系統(tǒng)的動力。
美國是最早研制液氧甲烷發(fā)動機的國家。早在20世紀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劑發(fā)動機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彈試驗場成功完成了推力為2.5噸的液氧甲烷火箭發(fā)動機的高空試車。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，甲烷將是SpaceX火星殖民計劃的首選燃料。
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)動機的研制。早在上世紀80年代，我國就開展了液氧甲烷發(fā)動機的研究工作，先后進行了甲烷、丙烷的電傳熱試驗和推力室點火試驗，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行了大量液氧甲烷動力的相關研究，為中國液氧甲烷發(fā)動機落地打下了堅實基礎。目前我國有多家民營企業(yè)諸如“藍箭航天”“九州云箭”“星際榮耀”等正在進行液氧甲烷發(fā)動機的開發(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。全國空間探測技術首席科學傳播專家、中國空間科學傳播專家工作室首席科學傳播專家龐之浩表示，朱雀二號發(fā)射成功的第一個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，這代表了一個發(fā)展趨勢。
工業(yè)代謝系統(tǒng)的重構：“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股份有限公司董事長、總經理彭小波的一句話：對標SpaceX公司獵鷹9火箭，雙曲線三號運載火箭預計將在今年年底首飛。
“雙曲線三號”運載火箭，其核心動力系統(tǒng)“焦點二號”液氧甲烷發(fā)動機，正是以航燃級液態(tài)甲烷作為燃料。而此時，僅“一墻之隔”的中科環(huán)保旗下綿陽循環(huán)經濟產業(yè)園與星際榮耀形成了產業(yè)的雙重耦合：每天吞吐2000噸城市垃圾的環(huán)保產業(yè)園，通過復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，轟鳴聲中完成點火試車。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)略下產業(yè)協(xié)同進化的現(xiàn)實注腳。
航天工業(yè)對燃料純度的苛刻要求，曾被視為生物質能源難以逾越的技術天塹。甲烷中的硫化物含量需控制在0.1ppm以下，二氧化碳殘留不得超過50ppm——這相當于在標準游泳池中精準篩出半粒食鹽。
中科環(huán)保旗下中科能環(huán)的絡合鐵脫硫技術，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。“經第三方檢測，我們的生物甲烷純度達到99.992%，完全滿足液氧甲烷火箭燃料標準。”中科環(huán)保總經理助理、綿陽中科董事長羅耀均表示，配套建設的甲烷液化裝置采用航天級低溫技術，將氣態(tài)甲烷冷卻至-161℃制成液態(tài)，運輸損耗率從傳統(tǒng)模式的15%降至3%以內。
“這不是簡單的能源替代，而是工業(yè)代謝系統(tǒng)的重構。”羅耀均如此詮釋合作本質。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，再經液化裝置轉化為-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”使火箭燃料運輸成本降低70%，更構建起“廢棄物-清潔能源-航天應用”的完整閉環(huán)。
北京大學能源研究院孫慧高級工程師認為，生物天然氣在難以實現(xiàn)電氣化的航運和航空領域具有重要作用，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，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，產出2.3億度綠電或120萬蒸噸綠色蒸汽及600萬m?高純度甲烷。羅耀均透露，為滿足發(fā)動機試車需求，園區(qū)正在建設日處理量600萬m?的甲烷液化裝置，每年可生產約4200噸液態(tài)燃料，完全可滿足星際榮耀航天發(fā)動機試車的燃料需求。
這場跨界合作正重塑環(huán)保產業(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，而中科環(huán)保通過‘三階價值躍遷’實現(xiàn)盈利模式質變。一階資源化：將廢棄物轉化為綠色電力、蒸汽、甲烷等，實現(xiàn)面向企業(yè)用戶的商業(yè)化銷售；二階產業(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，賦能多產業(yè)綠色價值鏈在供應鏈中的融合進化，實現(xiàn)多產業(yè)低碳轉型；三階權益化：未來，隨著碳積分交易、綠色金融工具以及綠色技術授權等機制的逐步完善與成熟，將形成輕資產收益。”
目前，園區(qū)綠色能源收入占比逐年提高，這種轉型使環(huán)保企業(yè)從“成本中心”蛻變?yōu)椤熬G色低碳價值中樞”，更催生出新的產業(yè)形態(tài)——環(huán)保基礎設施正成為尖端制造業(yè)的能源樞紐。
羅耀均認為，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。過去公眾可能只關注處理了多少垃圾、發(fā)了多少綠電，但通過將市政固廢轉化的甲烷用于火箭燃料、用垃圾焚燒產生的電能和蒸汽驅動航天裝備生產線，證明了環(huán)保基礎設施的“隱藏價值”——它不僅是城市運行的保障系統(tǒng)，更可以成為尖端產業(yè)的賦能節(jié)點。
業(yè)內人士表示，生物天然氣作為一種低碳清潔能源，在應對氣候變化，構建清潔低碳、安全高效的能源體系具有重要意義。預計到2030年，我國需求量將達到100億立方米/年。此外，國際市場的擴展也為產業(yè)發(fā)展帶來巨大潛力。
環(huán)保科技要成為新質生產力的賦能者
當環(huán)保科技與航天動力這兩個看似平行的賽道產生交集，激發(fā)的不僅是技術協(xié)同效應，更是產業(yè)鏈的韌性重構。“固廢→燃料”的融合不僅是技術層面的突破，更標志著中國工業(yè)體系開始從“被動減排”轉向“主動造血”。從技術進化維度上，航天級質量控制體系反向賦能環(huán)保技術升級；從城市代謝維度上，建立“城市廢棄物-工業(yè)原料”的新型物質流動體系。
如今這種模式正在產生裂變效應。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業(yè)化路徑；在“AI時代”與“東數西算”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，其核心焚燒爐設備與熱電聯(lián)產模式正積極向海外復制中國經驗。正如羅耀均所言：“我們處理的不是垃圾，而是放錯位置的戰(zhàn)略資源。”
中科環(huán)保的布局不止于此。在烏茲別克斯坦，其熱能聯(lián)供項目每年有望為當地減少數萬噸燃煤消耗；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：“公司已與華為達成戰(zhàn)略合作，并啟動人工智能多模型一體機部署，未來將圍繞‘環(huán)保+AI’的模式，建設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’。”
中科環(huán)保規(guī)劃的未來發(fā)展藍圖顯示，其將深度參與航天燃料供應鏈建設，并探索可再生碳氫燃料等前沿領域。這種進化暗合新型工業(yè)化的發(fā)展邏輯——環(huán)保產業(yè)不再局限于環(huán)境治理，而是通過綠色能源技術創(chuàng)新，成為驅動高端制造業(yè)的“第二引擎”。
中國工程院院士、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員曲久輝指出，環(huán)保產業(yè)首先要打破以環(huán)境污染治理為核心的科技和產業(yè)發(fā)展的局限。未來的環(huán)保新技術不僅環(huán)境領域可以用，其他領域也可以使用，進而產生廣域的市場和社會價值。將減污和降碳有機結合起來，才是環(huán)境科技和環(huán)保產業(yè)發(fā)展的必由之路。
【特別聲明】本文來源于中國能源網。作者：李孟鵬。
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