干货 | 产业沼气原料利用新趋向——沼气专用能源作物

欧盟国度发展产业沼气，首先是从利用城市生涯污水在环保处置后形成的活性污泥做起的。由于在律例上对畜禽粪便还田有诸多严格的限度，直到上世纪末“解禁”前，畜禽粪便一向未成为产业沼气的重要原料。有的国度则更多依附有机垃圾填埋规；鼗袢≌悠Ｋ孀耪悠倒婺５牟恍堇┐，沼气产量更大的新原料——沼气专用能源作物，如玉米、、甜菜、、高粱、、苏丹草、、黑麦草等应运而生，能源作物的潜力弘远于其他资源。

钻研欧盟国度产业沼气发展的成功经验，总结如下：
1）发酵工艺和设备随着原料的变动及对产气率提高的需要不休改进。
2）器重新原料，重要是沼气专用能源作物的开发，为长远的可持续发展奠定了基础。
3）正确的市场定位，沼气经过提纯、、用于经济效益和社会效益好的利用方式——代替部门天然气。
其中，欧盟国度沼气专用能源作物的使用方式是全株青贮后在作发酵原料。中国固然人多地少，但“地少”重要是耕地少，而草地面积和林地面积却别离是耕地的3倍和2倍。其上成长各类生物质都是广义的“能源作物”，出格是亚热带散布广，温度高且雨量大，生物产量可观。蕴含降水量只有400mm的半干旱地域，中国上亿公顷的退耕还林/草地及退化草原，若是执行“营养体农业”（即着眼于收成可能的生物量而非谷物籽粒），则可充分利用充足的光照、、雨热同期及多年生草、、灌木耐旱力极强的个性，出产出大量可作为沼气原料的生物质。因而从长远看，沼气专用能源作物作为产业沼气发展新契机的拥有肯定的开发价值。
此外，凭据在奥地利Gussing地域的STREM“能源作物原料沼气发电农场”的实际，300h㎡地皮全数种植专用玉米青贮，黑麦草/小黑麦，选取腊熟期整株青贮，2个厌氧反映罐容积各1500m3，选取高温(49.5℃)发酵工艺。年耗青贮原料5940t，沼气产量5150m3/d。沼气直接发电，发电产能500kW(热电联产)。年发电和供热量别离为415万kW·h和4220MW·h；电全数售给电网；热量销售1/3。不难发现，沼气专用能源作物作为沼气发酵原料拥有较大的资源潜力。

常见能源作物原料个性及原料产气率
下面从满足沼气产业化要求、、产气机能、、生物量和栽培、、生态环境影响等4个角度提出了沼气专用能源作物应该具备的9个重要特点，作为筛选沼气专用能源作物的凭据。
01 产气潜力大
作为能源作物，产气潜力大是其根基且重要的特点，产气潜力是指原料可能转造成沼气的数量。产气潜力大意味着从种植到发酵过程中运输成本、、发酵设施成本的降低，是体现产业沼气发展水平和经济性的重要指标。沼气是多种微生物在厌氧前提下对有机物进行分化代谢的产品，沼气原料产气潜力的巨细取决于其碳水化合物、、蛋白质和脂类化合物等有机物的含量，这类有机物的含量越多，原料产气潜力就越大。植物类原料，木质素含量是影响产气量的重要成分。植物中的纤维素、、半纤维素易被厌氧微生物分化利用，而木质素填充于纤维素骨架中较难降解，并且木质素在细胞壁中与纤维素及半纤维素互订交联，使得纤维素及其他可发酵物质难以被厌氧微生物或酶降解利用，影响了生物质厌氧发酵的产气率，因而木质素含量越低，植物的产气量越高。别的植物的碳氮比(C/N)也影响产气潜力，通常C/N介于20:1~30:1之间的植物原料，易于发酵利用。
02 重要产气过程短
原料厌氧发酵产气过程，通常是初期慢，之后逐步加快到顶峰再逐步减慢至实现。在产气过程中后期，随着产气速度的减慢，发酵设备的利用效能逐步降低，一旦超过经济效益的临界点，原料即失去了持续发酵的价值，就应该终止发酵。从进料到经济效益临界点的过程就是原料的重要产气过程。分歧原料，其产气速度和产气过程分歧，重要产气过程越短，发酵设备的利用率就越高，经济效益越好。
03 生物产量高
沼气专用能源作物应拥有成长快，生物产量高的特点。生物产量是指植物所累积的物质总干重，即植物体除去水分后留下的固体物质。植物通过光合作用把太阳能转造成化学能贮存起来，按光合作用中碳同化过程分成C4植物和C3植物。C4植物比C3植物多了一个CO2吸收和放出过程，拥有更高的CO2吸收能力，从而使光合作用成效更好，因而C4植物比C3植物成长快、、生物产量高。
04 种源易得
无论是种子滋生和种苗滋生，都应拥有能大量和易于获得的特点，便于大面积推广种植。
05 抗病害能力强
产业化制气必要大面积种植专用产沼气能源作物，必要沼气专用能源作物拥有较强的抗病虫害的能力，能力**产量的不变性。而农药施用量的削减，又可提高种植的经济性。当然，构建多种类的产业沼气作物种植系统，也是增长生物多样性，节制病虫害的有效步骤。
06 抗逆性强
在我国由于人多地少，发展生物质能源不能与人争粮、、与粮争地，而尽可能地在荒山荒坡种植。因而，沼气专用能源作物要拥有较强的环境适应性，通常要耐旱耐涝、、耐贫乏，对本地的不好的气象也要有肯定耐受力。
07 收成功夫机动
原料的不变性是生物制气产业的根基要求，收成功夫机动性强的植物，将会在**原料的不变性方面起着重要的作用。
08 非入侵性
有些作物固然拥有很强的适应性和高产量，但由于拥有入侵性，在大面积种植后，会遏制其作物的成长，降低生物多样性，粉碎生态环境，因而，沼气专用能源作物应拥有非入侵性。
09 固碳能力强
多年生植物根系对碳有着很好的固定作用。相对于一年生作物，它们固定的碳更多，堆集的能量也多，能削减温室气体排放。同时，多年生植物一次种植后，中央不需耕种，也能有效削减耕作引起的碳开释和水土流失。


我国可借鉴欧盟和美国的经验，在利用一部门地皮、、退化草地上种植专用能源牧草和能源作物，兼收生态和经济效益。按20×108亩和每亩收成0.15t生物质（干重）计，每年至少可产3×108t，再加上利用1×108t农作物秸秆制沼气，共有4×108t新的沼气资源，相当于沼气的理论年产量为800×108~1000×108m3。以上两大部门计算的天然气代替潜力约为每年1500×108m3。