沼氣在中國(guó)已經(jīng)發(fā)展有100多年的歷史。從上個(gè)世紀(jì)五十年代開(kāi)始，政府一直鼓勵(lì)在農(nóng)村發(fā)展沼氣。特別是近幾年，我國(guó)政府每年都要拿出幾十億元，補(bǔ)貼農(nóng)戶(hù)沼氣和所謂的沼氣工程。但是，經(jīng)過(guò)這么多年的努力，沼氣在我國(guó)卻始終沒(méi)有成長(zhǎng)為一個(gè)有生命力的產(chǎn)業(yè)。

　　我認(rèn)為，這里主要原因有三個(gè):一是指導(dǎo)思想問(wèn)題。人們往往認(rèn)為沼氣是一種工藝性和福利性的產(chǎn)業(yè)，總想依靠補(bǔ)貼生存，殊不知這樣就沒(méi)有了技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的動(dòng)力。二是長(zhǎng)期沿用傳統(tǒng)落后的工藝。沼氣生產(chǎn)工藝產(chǎn)氣效率很低，而且沉重的沼液負(fù)擔(dān)也無(wú)法妥善解決；三是沼氣利用值很低，不能經(jīng)濟(jì)地運(yùn)輸，不能成為商品，只能就地利用。

　　今年6月，國(guó)家能源局決定在內(nèi)蒙古自治區(qū)試點(diǎn)建立年產(chǎn)生物天然氣兩億立方米的示范區(qū)，以推進(jìn)生物天然氣技術(shù)進(jìn)步和工程建設(shè)現(xiàn)代化。這是國(guó)家能源主管部門(mén)首次正式表明對(duì)生物天然氣的認(rèn)可和重視。

　　作物秸稈

　　成沼氣原料由國(guó)情決定

　　和其他所有生物能源產(chǎn)業(yè)一樣，充足、優(yōu)質(zhì)和低價(jià)的原料保障是沼氣-生物天然氣產(chǎn)業(yè)的生命線(xiàn)。糞便固然是沼氣的傳統(tǒng)原料，但由于種種局限性，它不可能成為新產(chǎn)業(yè)原料的主力。我認(rèn)為，作物秸稈作原料是有中國(guó)特色生物天然氣的必經(jīng)之路。

　　秸稈作沼氣的主要原料這條路怎么走？發(fā)展中國(guó)生物天然氣產(chǎn)業(yè)，首先要從根本上改變?nèi)舾蓚鹘y(tǒng)沼氣的思維定式。例如一個(gè)典型的定式是一講到沼氣，就聯(lián)想到糞便。我想強(qiáng)調(diào)的是，如果在從事新的產(chǎn)業(yè)時(shí)還這樣想，那便大錯(cuò)特錯(cuò)了。牲畜糞便絕不是規(guī)模化沼氣的理想原料，指望它作為生物天然氣產(chǎn)業(yè)的主要原料，必然會(huì)失敗。關(guān)鍵是牲畜糞便的產(chǎn)氣潛力很低。相比之下，玉米青貯每噸原料（濕重）可產(chǎn)204立方米的沼氣；如果以干重計(jì)，理論產(chǎn)量可達(dá)到500立方米。那么，如何想方設(shè)法將秸稈的這種巨大產(chǎn)沼氣潛力挖掘出來(lái)？

　　總之，長(zhǎng)期以來(lái)，干秸稈作為沼氣發(fā)電的原料在我國(guó)是一個(gè)“禁區(qū)”。即便到了技術(shù)設(shè)備大有改進(jìn)的今天仍舊是個(gè)新課題：飄浮結(jié)殼，進(jìn)出料困難易堵塞，原料滯留期過(guò)長(zhǎng)、產(chǎn)氣率低下等等，成為難以逾越的障礙。但是我國(guó)的國(guó)情決定，這個(gè)技術(shù)難關(guān)非攻克不可。我們必須要面對(duì)秸稈數(shù)量雖極大，每年有8-9億噸產(chǎn)生，但干秸稈拿來(lái)制沼氣效率極低的現(xiàn)實(shí)，探索出一條高效利用干秸稈作為原料的獨(dú)特途徑。

　　充分利用高效利用秸稈資源是中國(guó)沼氣界面臨的重大挑戰(zhàn)。因?yàn)橐环矫鎻馁Y源的角度說(shuō)，其數(shù)量特別大，不加以利用，等于損失掉種植業(yè)收成的約三成；但另一方面，由于實(shí)際利用（包括干秸稈無(wú)法有效制取沼氣）很差，“秸稈禁燒”的問(wèn)題又屢禁不止，造成空氣污染有越來(lái)越嚴(yán)重的趨勢(shì)。

　　關(guān)鍵在于為秸稈找到能夠大幅增值的出路(制備高品位商品燃料)的同時(shí)，以及能高效利用干秸稈的沼氣發(fā)酵工藝和前所未有的工藝。同時(shí)，加緊研究高效低成本的、能夠適應(yīng)多種面積地塊作業(yè)的秸稈青貯收集機(jī)械。

　　干秸稈沼氣利用

　　宜走與其他料共發(fā)酵之路

　　歐盟國(guó)家生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)沼氣，最早是用生活污水處理產(chǎn)生的剩余污泥作原料的。后來(lái)則轉(zhuǎn)為以產(chǎn)氣率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于糞便的青貯能源作物為主，與脂肪含量比較多、因而產(chǎn)氣率也很高的垃圾、剩余污泥，以及畜禽糞便共同發(fā)酵。而我國(guó)一直用畜禽糞便做原料。牲畜糞便雖然不是理想的原料，但是干秸稈制沼氣很好的輔料。我認(rèn)為當(dāng)前理想的方式是像歐盟國(guó)家那樣，走混合料共發(fā)酵的路。除了畜禽糞便，重點(diǎn)還應(yīng)放在資源沒(méi)有被充分利用的農(nóng)業(yè)（包括農(nóng)產(chǎn)品加工和食品業(yè)）的廢棄物的共發(fā)酵利用上面。

　　從資源上來(lái)看，我國(guó)剩余污泥每年有五千多萬(wàn)噸的數(shù)量；城鎮(zhèn)的生活垃圾一般來(lái)說(shuō)含有機(jī)物60%左右，每年有5億噸的量。而且隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化規(guī)模的擴(kuò)張，兩者的資源量還在不斷增加，都是生物天然氣非常巨大的寶貴資源。但對(duì)于這兩類(lèi)原料的沼氣利用技術(shù)，國(guó)內(nèi)當(dāng)前還不成熟。需要加強(qiáng)對(duì)剩余污泥和城鎮(zhèn)生活垃圾作為沼氣原料的研究。

　　秸稈沼氣利用

　　最佳方式是青貯形態(tài)的能源作物

　　雖然秸稈的沼氣產(chǎn)量理論潛力很大，但要把它挖掘出來(lái)卻不易。尤其是干秸稈難度極大。我們做過(guò)實(shí)驗(yàn)室的比較，即便用盡所有辦法進(jìn)行物理、化學(xué)預(yù)處理，干秸稈的最終產(chǎn)氣率與青綠的秸稈相比，至少會(huì)下降30%—40%。而對(duì)實(shí)際的工程轉(zhuǎn)化而言，用干秸稈作原料的難度更是太大。從經(jīng)濟(jì)地獲取可商品化利用的能源的角度看，秸稈變干過(guò)程中，一是易微生物分解的成分大部分轉(zhuǎn)化成難分解成分；二是失水后變輕，進(jìn)入發(fā)酵罐后便浮在頂層，無(wú)法與分解微生物接觸。令人非常頭疼。沼氣如此，秸稈制纖維素乙醇也是如此。

　　某些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)突破了只用有機(jī)廢棄物作沼氣原料的限制，應(yīng)用種植沼氣專(zhuān)用能源作物通過(guò)制作非常便于長(zhǎng)期保質(zhì)儲(chǔ)存的青貯，滿(mǎn)足沼氣工廠的全年需要。德國(guó)在2013年已經(jīng)種植了85萬(wàn)公頃，到2031年預(yù)計(jì)將達(dá)到300萬(wàn)公頃。

　　由于中國(guó)的國(guó)情所限，現(xiàn)階段我們尚無(wú)法像歐盟國(guó)家那樣，將秸稈特別是玉米秸稈連同果穗一起制成青貯，成為沼氣廠全年可方便使用的優(yōu)質(zhì)原料。能源作物的種植也只適宜在不能種糧棉油作物的“邊際土地”上開(kāi)展，包括一些草地、林地、荒地，這類(lèi)士地面積十分可觀，大概有1億多公頃。

　　更大幅度拓寬生物天然氣

　　原料范疇的革命性技術(shù)

　　此外，還有一項(xiàng)革命性的創(chuàng)新正在更大幅度地拓寬生物天然氣的原料范疇。因?yàn)樯锾烊粴饪梢酝ㄟ^(guò)兩種途徑來(lái)制?。阂皇潜容^成熟的，微生物的厭氧發(fā)酵技術(shù)。這種方式對(duì)原料的要求較嚴(yán)格：要求可溶性和易微生物降解的碳水化合物如糖，纖維素等的含量高，有較高的含水率；二是把生物質(zhì)熱解以后，經(jīng)過(guò)氣體的分離、氣化、調(diào)制，再經(jīng)甲烷化合成得到生物甲烷，也就是生物合成天然氣。后者是新技術(shù)，目前只有丹麥、德國(guó)、荷蘭和瑞典歐盟國(guó)家掌握了生物質(zhì)熱解技術(shù)。其中瑞典等已經(jīng)在實(shí)現(xiàn)商業(yè)化上獲得成功，正在建設(shè)年產(chǎn)1億立方米的生物合成天然氣工廠。這種技術(shù)能突破微生物的發(fā)酵法對(duì)原料的嚴(yán)格限制，而且反應(yīng)速度比發(fā)酵法快幾百倍，產(chǎn)能大幾十倍，其對(duì)生物天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將發(fā)揮更加重要的作用。我國(guó)應(yīng)該盡快研究此類(lèi)技術(shù)，爭(zhēng)取早日取得突破。

　　我國(guó)木質(zhì)類(lèi)生物質(zhì)的原料數(shù)量非常巨大。據(jù)國(guó)家林業(yè)局公布的數(shù)字，林業(yè)(撫育、砍伐和加工)“三剩物”每年約產(chǎn)出3.5億噸，加上5億噸的有機(jī)垃圾年產(chǎn)出量，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，一旦氣化合成技術(shù)突破，如全部利用，相當(dāng)于每年可有2500億立方米的生物合成天然氣。

　　當(dāng)前，我國(guó)正在面臨生物天然氣開(kāi)發(fā)的熱潮。今后沼氣的出路并不是像有些歐盟國(guó)家那樣主要用來(lái)發(fā)電（熱電聯(lián)產(chǎn)），而是出于天然氣資源短缺以及減輕汽車(chē)尾氣大氣污染（霧霾）的需要，把沼氣制成生物天然氣特別是車(chē)用生物天然氣。

　　我國(guó)天然氣在一次能源消費(fèi)比重的不斷增加、治理霧霾和發(fā)展城鎮(zhèn)化，為沼氣-生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了巨大的市場(chǎng)需求。當(dāng)前通過(guò)發(fā)酵途徑產(chǎn)生的生物天然氣資源潛力，就有每年2000億立方米以上，完全可以成為常規(guī)天然氣的重要補(bǔ)充。而且其技術(shù)遠(yuǎn)比煤制氣、頁(yè)巖氣成熟。我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真總結(jié)沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)，借鑒歐盟國(guó)家成功經(jīng)驗(yàn)，探索出一條符合我們國(guó)家國(guó)情的模式。我相信生物天然氣必將能夠成為我國(guó)大有發(fā)展前途的新興可戰(zhàn)略性能源產(chǎn)業(yè)。