让生物质天然气有利可图、未来可期

青岛生物质与天然气项目并网运行

日前，国家发展和改革委员会、国家能源局、农业和农村事务部等十部委联合发布了《关于推进沼气产业化的指导意见》(以下简称《指导意见》)，指出将生物气纳入国家能源体系，建立分布式生产和消费体系，旨在加快发展专业化、市场化的生物气。

这一消息让中国科学院青岛生物能源与加工研究所(以下简称青岛能源研究所)的研究员郭荣波欣喜若狂。他从青岛能源学院一开始就带领团队开发分布式农业生物质天然气项目。现在，该项目已经走过了13年，也是青岛能源研究所的重大突破之一。

郭荣波告诉《中国科学日报》:“我们开发的高浓度发酵技术基本上解决了农业秸秆和养殖废弃物的高效利用问题。今后，我们将根据我国固体生物质废弃物资源化的需求，重点研究城镇餐厨废弃物的利用技术。”

针对行业中的“瓶颈”问题

农业秸秆和畜禽粪便是我国最重要的两种农业生物质资源，也是最常见的生物质能源原料。相关数据显示，中国拥有9亿吨农业秸秆资源，18亿吨畜禽粪便，生物天然气生产潜力超过2000亿立方米。

《指导意见》还设定了到2025年生物天然气年产量超过100亿立方米的目标。到2030年，生物天然气年产量将超过200亿立方米，占国内天然气产量的一定比例。

然而，目前的情况是，该国每年生产的大部分农作物秸秆没有得到有效利用，大部分秸秆在田间被焚烧或简单地归还给田间。大型畜牧场每年产生的56%的牲畜粪便仍未得到有效利用。

郭荣波指出了原因。在我国传统的以畜禽粪便为主要原料的沼气工程中，由于畜禽粪便水分含量高，通常采用低浓度湿发酵技术，同时缺乏农业秸秆利用项目，导致原料单一、运行能耗高、运行效率低等问题。许多现有项目处于困难或不运行状态。

传统沼气项目运行效率低下的关键在于缺乏高效的产业化技术，这是行业中的“瓶颈”问题，也是郭荣波团队解决关键问题的方向。

多年来，郭荣波团队通过与企业和地方*的合作，充分了解中国沼气项目的现状，认识到提高沼气项目运行效率的重要性。经过研发，该团队开发了高固体浓度发酵技术，不仅解决了农业秸秆难降解利用的问题，而且扩大了沼气项目的原料来源，使项目更具通用性和可扩展性。

“高浓度发酵技术固含量高，耗水量低，大大降低了项目运行中的能耗和热耗，显著降低了工程设备投资。”郭荣波说:“我们的研发目标是建立无补贴和盈利的工业技术，以便在全国范围内推广。”

科学研究与产业化

在早期的研发过程中，郭荣波的团队也遇到了一些困难:“一是项目资金不足；其次，农业秸秆是纤维素生物质，难以降解。国内相关技术研发达不到产业化水平，相关配套设备缺乏。核心设备仍需进口。”

早期，配套设备的开发已成为郭荣波团队的主要任务。目前，该团队已基本解决了技术和设备问题，项目已达到成果转化和推广阶段。

在中国科学院重大知识产权转让和转化项目(弘光项目)、中国科学院试点项目A和国家科技部重点研发项目的支持下，郭荣波团队通过青岛能源学院牵线搭桥，推动了4个大型生物天然气项目。即2016年青岛平度农业秸秆管道天然气年产量666万立方米，2017年山东省潍坊市诸城市农业秸秆和鸡粪沼气年产量1314万千瓦小时，2019年山东省滨州市无棣县车辆和居民天然气年产量500万立方米，黑龙江省克东县农业秸秆和牛粪工业锅炉天然气年产量648万立方米。

“通过青岛平度、山东潍坊诸城、山东滨州无棣，我们不仅在农业秸秆高效发酵和沼气升级净化天然气方面取得突破，还结合自主知识产权设备，开发了农业秸秆高浓度发酵集成技术体系。”郭荣波介绍，随后，该团队在黑龙江省寒冷的克东县建设了一个低能耗、高效率的产业化示范项目。该项目的建设将彻底改变东北寒冷地区沼气工程全年难以稳定运行的现状。

随着项目的应用和推广，郭荣波也意识到科研和产业推广是两种思维，但它们也有着天然的联系。只有坚实的科学研究和技术基础才能支持该项目的产业化推广。只有了解工业需求，找到工业化的瓶颈，才能找到科学研究的重点。因此，有必要协调两种身份，找到工业化促进和技术的共同核心问题。

发展产业链延伸技术

目前，我国沼气工程存在许多问题，如补贴大、建设重、运行轻等。行业缺乏市场化机制，导致对好技术缺乏市场化的识别方法，造成我国沼气项目建设多、运行少的尴尬。对此，郭荣波希望相关部门通过顶层设计优化现有政策体系，促进行业健康发展。

《指导意见》提出加快生物天然气产业化的商业化开发和建设，包括分布式农业生物天然气技术的商业化运作和推广。这正是郭荣波团队努力的方向:“我们的目标是为客户提供无补贴的盈利技术。我们希望通过该项目的推广，改变我国沼气项目运行效率低下的现状。”

现阶段，郭荣波团队主要从产业化需求的角度，从技术和设备的研发角度，着眼于产业化技术的开发和研发平台的建设，希望构建一个能够支撑技术推广的强大团队和平台。“下一步，我们将继续通过产业化技术的研发和示范项目的建设与运行，提高产业化技术水平，通过装备保障技术的应用和运行效益的实现，形成技术装备一体化的市场推广模式。”

技术的推广需要商业模式。郭荣波团队的思路是:“通过创业公司推动产业化成果转化，进一步面向社会融资，打造营销团队，与社会投资和业务运营团队合作，打造具有现代管理理念的高科技公司，在全国范围内开展项目推广。

“在推广阶段，我们遇到的最大困难可能是资金和吸引优秀合作伙伴的参与。”郭荣波表示:“我希望社会基金能够充分发挥我们的技术优势和项目的发展潜力，尽快组建一个专业化的项目推广团队。届时，我们将把工作重点转回工业技术的研发，并根据项目运营的需要，进一步开发新一代创新技术，为项目运营提*业链延伸技术。”

分类后的餐厨垃圾非常适合生产天然气，市场潜力超过3000亿元，市场潜力巨大。郭荣波团队开展了餐厨垃圾无分离固态发酵技术的研发，并取得了很好的研究成果。“我们将进一步开展餐厨垃圾无分离固态发酵技术的中试放大和产业化研发，希望2年后实现餐厨垃圾无分离技术的产业化推广。”