摘要：生物质燃气具有生态环保、清洁能源以及振兴乡村经济三大功能，是其他所有只具备能源功能的可再生能源无法比拟的，其不但不会增加碳排放，甚至还能抵消部分碳排放。本文从发展背景、发展近况以及发展前景及重大意义等方面对生物质燃气项目进行了分析和介绍。
关键词：生物质燃气；有机废物处理；厌氧发酵；沼气
随着我国经济不断发展，人民物质文化生活水平日益提高，垃圾的产量也与日俱增。据统计，我国每年产生的固体废物总量超过100亿吨，其中约60%为生物质废物，产生量巨大。生物质废物含水率高、有机物含量高，对环境污染严重，采用传统方式处理会产生恶臭、高浓度渗滤液、温室气体以及二噁英等诸多环境问题，邻避效应明显。另一方面，生物质废物的这些特性恰恰适合采用厌氧消化等燃气化技术进行处理，这样可以在实现废物无害化、有效改善废物处理过程中二次污染的同时，还可以将废物中蕴藏的大量低品位能量转化为高品位的清洁能源。因此，生物质燃气项目近年来正在成为有机废物处理领域关注的热点。
一、生物质燃气项目的发展背景
作为生物质废物厌氧消化的产物，生物质燃气是指以畜禽粪便、农作物秸秆、城镇生活垃圾等有机物为原料，经厌氧发酵和净化提纯后与常规天然气成分、热值等基本一致的绿色低碳清洁环保可再生燃气。与其他新能源相比，生物质燃气具有储能密度高，储存过程能量损耗小，储能和取能的速度快，对环境友好等特征，是极好的可储存性清洁能源。
生物质燃气的发展源自于传统沼气技术，但又与传统沼气有着本质的区别。中国沼气的发展可追溯到20世纪30年代，最初，沼气仅被作为一种解决能源短缺的手段，20世纪70年代以来，中国许多地区先后开展了不同程度的沼气综合利用实践活动，逐步走出了一条以沼气为纽带，并使之与种植、养殖和农产品加工等有机结合，发展农村经济的新路子。但改革开放以来，随着人民生活水平的逐渐提高，传统的沼气工程逐渐闲置甚至荒废，究其原因主要有如下几点：
1、人们对于沼气用途的认识还停留在炊事、照明这些最基本的生活用能，没有综合利用方面的相关认知。
2、传统沼气技术无法满足全年连续生产的基本要求，在冬季基本不能使用。
3、沼气项目重建设、轻运维，使用者缺乏系统的专业知识与技能培训，造成沼气项目无法正常发挥作用而逐渐废弃。
二、生物质燃气项目的发展近况
生物质燃气项目在近十年的时间里逐渐萌发，在总结传统沼气项目成功与失败经验的基础上，通过应用新技术、新方案和新模式，实现了项目设计、建设、运营方面的重大突破，呈现出焕然一新的面貌，具体如下：
1、生产效率极大提高，通过综合应用农作物秸杆、禽畜养殖粪便、有机垃圾等原料，优化厌氧微生物生长环境，结合先进的发酵技术，大幅提高原料产气量，每吨原料产气水平可由原来沼气工程的几十立方米增加到400立方米以上。
2、项目专业化极大提升，目前，生物质燃气项目从设计、施工到运营、维护均有专业化的单位具体实施，项目采用的技术和工程措施可以实现工业化、规模化连续生产，特别是解决了传统沼气项目冬季无法生产的弊端。
3、沼气提纯技术逐步成熟，沼气产出并经过提纯加工后，生物质燃气中的甲烷含量可以达到96%以上，不但汽车、船舶等交通工具能直接使用，还可直接并入现有天然气管网。
4、商业模式逐步完善，改变了传统农村小沼气工程分散建设的模式，推行区域综合一体化的新模式，整合原料收集供应、工业化生产、市场化销售等产业链条，真正实现了项目的稳定、可靠、可持续运营。
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三、发展生物质燃气项目的重大意义
1、环境效益显著，助力节能减排
我国每年产生农作物秸杆约9亿吨，畜禽养殖粪便等垃圾约30亿吨，由于无害化处理和资源化利用水平不足，大量秸秆露天焚烧造成雾霾，粪污、垃圾乱排造成水体面源污染，严重威胁着我国生态环境安全。若将上述生物质废物进行燃气化利用，理论上可以生产生物质燃气3000多亿立方米，也将从源头消减对大气和水体的污染，改善生态环境。
与其他可再生能源相比，生物质燃气是难得的全生命周期负碳排放源，具有显著的温室气体减排效应。大量生物质废物若不加处理随意堆放，那么释放出来的甲烷会自然排到大气中，甲烷的温室气体当量是二氧化碳的28倍，而通过生产生物质燃气，则会把这部分进入到大气中的温室气体消减掉。我国是世界上碳排放量最大的国家，发展生物质燃气项目将成为我国应对气候变化、兑现温室气体减排承诺行动的重要内容。
2、优质可再生能源，提高国家能源安全保障程度
我国是世界上最大的能源消费国，能源消耗占全球总量的23%左右，另一方面，“富煤、贫油、少气”的资源状况也决定了我国不得不依赖进口以解决原油和天然气供给不足的局面。2019年，我国原油对外依存度达到72.6%，天然气对外依存度达到43%，能源安全岌岌可危。
另一方面，我国生物质资源丰富，理论上可以生产生物质燃气3000多亿立方米，即使按照只开发利用三分之一计算，每年至少可生产生物质燃气900亿立方米，相当于2019年我国天然气消费量的近30%、进口量的约68%，其资源潜力和战略意义是不言而喻的。此外，在其他可再生能源中，太阳能、风能的稳定性较差；水能也受地域和水量的影响，同时对自然环境生态有比较大的负面作用；而生物质能是其中唯一可替代化石能源转化成液态和气态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。因此，大力发展生物质燃气，将其作为常规天然气的重要补充，在补齐能源供需短板，降低进口依存度，提高能源安全保障程度等方面具有重大意义。
3、构建循环经济新模式，助推产业转型升级
生物质资源多数来源于农业生产和农村生活，长期以来作为废物随意丢弃、排放而未得到有效利用。另一方面，我国农业生产依然没有摆脱“大农、大水、大肥”的特征，这样的粗放发展方式直接导致了土壤地力的衰减，农产品品质的下降。为了确保农业的可持续发展，节约水资源、降低化肥、农药的使用量，以减轻过度使用农药、化肥对生态环境的污染，已经成为建设美丽乡村、振兴乡村之路上亟待解决的迫切问题。
和其他垃圾不同，生物质废物可作为生物质燃气项目的生产原料加以资源化利用，在污染得到有效治理的同时，也将获得较好的生态效益、社会效益和经济效益。生物质燃气化利用后的产物是生物质燃气和生物有机肥，其中，生物质燃气可以直接替代农村居民生活所用的薪柴和散煤，可有效改善农村的居住条件，同时在调整能源结构、实现城乡居民同品质生活、促进新农村建设等多方面也能起到积极的推进作用。而生物有机肥的使用将大幅度减少化肥、农药的用量，可直接减轻农村环境面源污染、大幅降低农作物病虫害水平，更重要的是可有效提高食品安全水平和农产品品质，从而可实现农业种植成本的节约以及农民收入的增加，为传统农业向规模化、集约化、商品化方向发展提供了参考。
四、生物质燃气项目发展前景展望
生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是唯一一种可再生的碳源。与其他可再生能源相比，生物质能在应对全球气候变化、缓解能源供需矛盾、保护生态环境等方面发挥着重要作用。而作为生物质能高效利用的一种方式，生物质燃气项目在规模化处理有机废物、构建分布式可再生清洁燃气生产消费体系、优化天然气供给结构、助力乡村振兴等方面具有不可替代的作用。此外，欧洲发达国家的发展经验也给我们提供了参考，2015年，欧洲国家共生产了180亿立方米生物甲烷当量的沼气和生物质燃气，共有1.74万家沼气厂，459家沼气提纯生物质燃气厂，当年有12亿立方米生物质燃气注入天然气管网。
综上所述，生物质燃气项目作为战略性新兴产业中的一个新业态，必将在今后一段时期内得到快速发展。
论文作者:郝霄楠,陈立东,李岐山,王学武
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/6