送寒迎春：沼气行业焕发“新朝气”

中国第一个发电在线沼气项目，由农业和农村部沼气科学研究所参与设计。沼气地图

“沼气产业正处于发展和转型时期。有些人乐观，有些人不乐观，确实有很多问题。然而，在目前天然气缺口大、政策优惠多的情况下，中国沼气市场潜力巨大日前，清华大学教授、中国沼气协会秘书长王凯军在2019年中国沼气协会学术年会暨中德沼气合作论坛上发表主旨演讲，提振行业发展信心。

沼气曾一度在中国农村地区流行，因为它在解决农村地区环境污染、处理畜禽粪便以及作为燃烧和发电的清洁能源方面具有优势。但现在，在农村，人们看到的是废弃和未使用的坑池。

是什么导致了这种情况？中国沼气产业的出路何在？国内外专家、学者和企业代表齐聚一堂，为中国沼气产业的发展重温“前世”，寻求共同的发展对策。

良好的政策和广阔的前景

王凯军的结论并非没有道理。

环保能源产业市场通常由*主导，政策是产业发展的风向标。从一开始，王凯军就数出了近年来的几项优惠政策。

首先，国家能源局提倡北方地区冬季清洁供暖，要求尽可能多地使用清洁能源，并加快清洁供暖的比例。因此，全国范围内煤制气的大规模“作业”导致天然气供应不足。

中国工程院院士蒋易曾指出，目前，中国北方的城市和农村地区需要250亿平方米的供热建筑面积，而所有的天然气转换需要2500亿立方米的天然气。

王凯军认为，这是改变能源结构和生物气供应方面的一个重大积极事件。沼气作为生物天然气的重要组成部分，迎来了发展机遇。

第二，*财政经济领导小组第十四次会议呼吁普遍实施垃圾分类制度。此外，会议还强调要加快畜禽养殖废弃物的处置和循环利用，强调沼气和生物天然气是主要的处置方向，农村能源和农业有机肥的就地和就近利用是主要的利用方向，旨在从根本上解决“十三五”期间大型畜禽养殖场的粪便处置和循环利用问题。

王凯军认为，这些都是推动垃圾分类、畜禽粪便处理、资源利用和沼气发展产业的重大积极事件。

“过去，我国农村沼气和工业沼气的发展是有限的。上述有利的产业政策开辟了产业发展的“任命和监督两个渠道”王凯军打个比方，“仁麦”就是处理40亿立方米的畜禽粪便，具有产生至少400亿至1000亿立方米沼气的潜力。“总督船”是垃圾分类后的餐厨垃圾处理。按每人产生0.4公斤厨房垃圾计算，它能产生0.2立方米的甲烷，而这个国家每年能产生1000亿立方米的甲烷。未来，沼气市场潜力巨大。

对于企业来说，发展沼气也是非常有利可图的。王凯军计算了一个账户。目前，全国城市污水排放量约500亿吨/年，平均收费不到1元/吨，运营成本仅为500亿元/年，投资2000亿元，污水处理市场培育了数十家上市公司。然而，如果按每年500亿立方米计算，生物天然气的运营成本将超过每年1500亿元，投资将超过1万亿元。市场容量远远大于污水处理。

中国沼气产业的发展经历了三个阶段。第一阶段是一个小型家庭沼气项目。户用沼气解决了2亿多人的烹饪能源问题，每年生产7100万吨有机肥，有效替代了化肥和农药。第二阶段是一个大中型沼气项目，将用于农场、污染控制和家庭使用的能源和肥料。第三阶段是目前正在推广的特大型沼气项目，主要是可再生能源生产的综合利用。

与会专家认为，大型农村沼气项目的综合效益更加显著，这是沼气产业转型升级的又一重大机遇。

科技产业面临严峻挑战

前景是广阔的，但这一艰巨的挑战不容忽视。

沼气发酵是一个厌氧过程。有机废弃物厌氧消化产沼气技术已成为发展的主流。

"厌氧生物技术是实现可持续发展的核心技术."王凯军直言不讳地说:“半个世纪以来，厌氧消化的基本原理和技术，除了池形、物料、搅拌等辅助设备的进步外，没有实质性的突破。”

过去，主流厌氧发酵技术主要采用有近百年历史的CSTR反应器。由于产气率高、投资利用率高、工艺占地面积小、成本低，被认为是目前世界上最先进的厌氧反应器之一。

然而，目前这项技术停滞不前，遇到了许多困难。如停留时间长、负荷低、反应器落后等，在秸秆、餐厨垃圾、城市污泥和餐厨垃圾的不同垃圾处理中面临不同的问题。

不仅如此，厌氧生物技术还面临争议和挑战，如是否采用非甲烷化，干发酵或湿发酵。

此外，农业沼气项目的大规模改造遇到了许多重大困难——原料收集、储运、集中处理、产品销售和利用等方面不支持大规模生产。

“分散式耕作和高比例的零售和中小型农民客观上给收集和运输畜禽粪便带来了困难。”王凯军提到，种植和养殖的分离使得沼渣和沼液的利用与农业生产之间具有季节性和区域性特征，这使得难以形成收集、运输、储存、处理和利用的有效链。

同时，农村废弃物特别是畜禽粪便的处理也是沼气产业发展的难题之一。目前，畜禽养殖污染已成为农业面源污染的主要来源。根据农业和农村部的数据，我国每年约有50亿吨农村废弃物，其中38亿吨是畜禽粪便，综合利用率低于60%，30%以上直接排入地表水体。

农业废弃物生产沼气技术是农业废弃物能源和资源化利用领域的有效途径。农业和农村部沼气科学研究所总工程师兼研究员邓认为，将畜禽粪便微生物转化为沼气是最成熟的畜禽粪便能源转化技术。提高沼气发酵效率的措施包括提高原料利用率，增加微生物数量和活性，改善混合传质效果。

一些专家学者提到，目前我国沼气产业发展仍处于初级阶段，特别是大中型沼气项目仍处于示范和探索阶段，整个产业链各环节存在的诸多问题仍有待解决。

规模发展的区域治理

面对挑战，如何解决发展困境？沼气产业的发展出路何在？

王凯军建议，鉴于厌氧技术的突破，应利用“模拟自然”来开发和利用“一种新型的模拟沼气生产工艺”。为支持工业运行，借助互联网技术，建立了基于农业有机废弃物能源利用的生物天然气产业生态链，即覆盖“收集、储存、运输、生产加工、产品销售”全链的“三级网络”系统。这是解决沼气工程大规模改造问题的重要途径之一。此外，他还建议充分利用土地流转和其他制度，发展新的商业模式，并建立以沼气项目为核心的畜牧综合体。

正如许多专家提到的，大型沼气项目已经成为发展趋势。2015年4月，国家发展和改革委员会和原农业部联合发布了《2015年农村沼气项目改造升级工作计划》，支持日产沼气超过1万立方米的试点项目。此外，2015年至2017年，国家连续三年通过投资补贴支持大型生物天然气项目建设，推动大型沼气项目和生物天然气项目转型升级。

针对实际运行中存在的组织模式、生产主体等问题，同济大学生物质能源中心主任朱提出了区域治理模式的创新思路，并在上海市崇明区进行了多年的探索和实践。

“区域治理模式有可能从根本上解决畜禽粪便处理项目的原料风险，真正实现本区域废物的无害化处置；由于社会资本的参与，有可能在短时间内全面推进农村人居环境治理。以及产业运作和治理效果的可持续性。”

同时，他建议国家在一定时期内要有稳定的政策引导机制。建立适度的项目规模；建立多党合作利益共同体，实现地方*、大型国有工业集团、民营企业和科研团队的共赢。

目前，沼气被认为是新时期农村生物质能利用的主要方式之一。

“为了加快生物质能技术的研究和工业应用，中国联通将种植和培育该行业，并建立一个大的生态循环。我们应该通过建立共识和加强合作，在推动生物质能技术和设备的研发、提升中国和世界生物质能产业方面发挥积极有效的作用。”中国农业科学院院长、中国工程院院士唐华军说。