中國的沼氣生產(chǎn)要形成產(chǎn)業(yè)，就必須要從現(xiàn)在的主要局限于農(nóng)村和農(nóng)戶，逐步向工業(yè)化生產(chǎn)和工業(yè)化應(yīng)用方面轉(zhuǎn)變。也就是說，沼氣要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，同時，生產(chǎn)出的沼氣也要在滿足農(nóng)村和農(nóng)戶使用的同時，轉(zhuǎn)向工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。因?yàn)?，只有?shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，才能產(chǎn)生規(guī)模效益，這是產(chǎn)業(yè)化的前提；而只有轉(zhuǎn)向工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，才能實(shí)現(xiàn)沼氣的高值利用和實(shí)現(xiàn)沼氣的實(shí)際價值。

只有這樣，才能在農(nóng)村形成一個巨大的沼氣產(chǎn)業(yè)，在滿足農(nóng)村和農(nóng)民需求的同時，走出農(nóng)村和農(nóng)業(yè)，開辟新的產(chǎn)業(yè)化途徑，為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村開辟新的致富之路。結(jié)合中國的具體情況，筆者認(rèn)為中國沼氣產(chǎn)業(yè)化有如下幾條發(fā)展途徑。

2.1結(jié)合社會主義新農(nóng)村建設(shè)，發(fā)展專業(yè)化的沼氣集中生產(chǎn)和供氣

由于中國地域廣闊，區(qū)域特點(diǎn)明顯，各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相差很大，在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)，戶用小沼氣仍需要大力推廣。但同時也要看到中國社會主義新農(nóng)村建設(shè)對清潔能源的需求。社會主義新農(nóng)村建設(shè)是中國一項(xiàng)長期的戰(zhàn)略任務(wù)，包含了許多建設(shè)內(nèi)容，各地的建設(shè)內(nèi)容也不盡完全相同。但都會包含清潔能源使用這一重要內(nèi)容。例如，江西省提出了“三通一氣”建設(shè)內(nèi)容，“三通”即路通、水通、電話通，“一氣”即指沼氣。新農(nóng)村建設(shè)都要求小村合并、集中和統(tǒng)一規(guī)劃，因而具備了集中供氣的條件，對這樣一些新建村莊以及農(nóng)村的中心鎮(zhèn)，就不再適宜發(fā)展戶用小沼氣了，發(fā)展集中供氣就具有了更多的優(yōu)勢，顯得更為必要。

每個村或鎮(zhèn)可建設(shè)一個沼氣站，利用本村鎮(zhèn)產(chǎn)生的生活垃圾、人畜糞便和秸稈等廢棄物集中生產(chǎn)沼氣，沼氣通過管道送往各家各戶，就像城市使用管道煤氣一樣清潔、衛(wèi)生和方便。其優(yōu)點(diǎn)在于：(1)不再需要每家每戶都建設(shè)沼氣池和每家每戶都要投入人力進(jìn)行日常管理，節(jié)約人力、財力和方便農(nóng)戶；(2)沼氣站規(guī)模較大，有懂技術(shù)的專人進(jìn)行管理，有利于提高生產(chǎn)效率和更好地保障穩(wěn)定的供氣；(3)避免小沼氣那樣的“百戶人家百戶池”的散亂現(xiàn)象，也有利于改善新農(nóng)村的環(huán)境和更好地樹立新農(nóng)村的良好形象；(4)可實(shí)行規(guī)?；a(chǎn)和商業(yè)化運(yùn)作，可由專業(yè)公司設(shè)計(jì)、建設(shè)和經(jīng)營沼氣站，沼氣按實(shí)際價值收取費(fèi)用，這樣既可大幅提高沼氣生產(chǎn)的技術(shù)水平，也可實(shí)現(xiàn)市場化運(yùn)行。

隨著社會主義新農(nóng)村建設(shè)步伐的加快和建設(shè)數(shù)量的增加，越來越多的自然村鎮(zhèn)要進(jìn)行改造和重新建設(shè)，對清潔、方便能源的需求會越來越大，對環(huán)境的要求也會越來越高。利用村鎮(zhèn)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的廢棄物就地轉(zhuǎn)化，集中生產(chǎn)和供給沼氣，既可改善村鎮(zhèn)環(huán)境，又可生產(chǎn)清潔能源，是社會主義新農(nóng)村建設(shè)的必要內(nèi)容?？梢灶A(yù)見，越來越多的新建村鎮(zhèn)將使用集中供氣，并逐步替代戶用小沼氣，形成新形勢下的新農(nóng)村能源產(chǎn)業(yè)。

2.2生產(chǎn)車用替代燃料，發(fā)展農(nóng)村能源工業(yè)

沼氣在能源方面的利用主要有炊事、供暖和沼氣發(fā)電等。用作炊事、供暖，難以形成一個產(chǎn)業(yè)。而由于中國沼氣生產(chǎn)的規(guī)模較小，空間布局分散，發(fā)電和輸送設(shè)備投資大，發(fā)電量少而成本又高，入網(wǎng)又困難，與煤電廠的發(fā)電效率和規(guī)模效益相比不可同日而語，此外，中國的煤炭資源又非常豐富，因此，在近階段，要把沼氣發(fā)電作為一個能源產(chǎn)業(yè)來發(fā)展還具有相當(dāng)?shù)碾y度。而隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車的保有量將會快速增加。2004年，中國民用車保有量為2382萬輛，預(yù)測，到2020年將發(fā)展到14000萬輛。中國又是一個缺油的國家。因此，利用沼氣發(fā)展車用燃料會更有價值，具有更為廣闊的發(fā)展前景。

汽車的快速發(fā)展需要消耗大量的燃料。近年來，由于石油價格的飆升和環(huán)境污染的加劇，人們把注意力開始轉(zhuǎn)向更為清潔和廉價的天然氣。與汽油、柴油、乙醇相比，以甲烷為主要成分(一般占95%以上)的天然氣燃燒時釋放出的溫室氣體最低，是更為清潔的能源，因而，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前，全球有410萬輛壓縮天然氣汽車，8300座加氣(油)站。為改善城市環(huán)境質(zhì)量，中國從1999年開始實(shí)施了《清潔汽車行動》計(jì)劃，確定在北京、上海、天津等12個城市和地區(qū)作為清潔汽車示范城市，發(fā)展液化石油氣汽車(LPG)和壓縮天然氣(CNG)汽車。到2004年，北京已建有72座加氣站，有2萬多輛公交車和出租車在使用燃?xì)猓渲蠧NG加氣站30個，使用CNG的公交車有1800輛，并計(jì)劃到2008年發(fā)展到8000輛。CNG雖好，但畢竟是不可再生的化石資源，而且這幾年由于價格的持續(xù)升高，其吸引力正在下降；并且，也不是所有的城市都像北京這樣有充足的天然氣可供使用。

沼氣的主要成分是CH4和CO2，此外，還含有一些其他微量成分，不能直接車用。通過采用變壓吸附(PSA)、水洗、Selexol(聚乙二醇二甲醚)、碳酸丙烯酯和堿溶液吸收等物理和化學(xué)方法，可有效地去除沼氣中的CO2和H2S等雜質(zhì)，使得沼氣中甲烷的含量提高到97%～99%。凈化提純后的沼氣稱“車用沼氣”，既可替代汽油，也可替代現(xiàn)有的CNG作為車用燃料。但與天然氣相比，它具有可利用廢棄物生產(chǎn)、不受氣源和地域限制、可再生等特點(diǎn)。

研究表明，1標(biāo)準(zhǔn)m3的車用沼氣相當(dāng)于1.15L汽油的燃燒值。若按天然氣價格計(jì)，1標(biāo)準(zhǔn)m3的車用沼氣的價格在2.2～2.8元之間，而1.15L93號汽油的價格現(xiàn)階段則為5.85元，兩者相差一倍多。而且，中國汽油的價格尚未與國際接軌，以后的價格還會繼續(xù)攀升，則車用沼氣的價格優(yōu)勢會更具吸引力。此外，以甲烷為主要成分的車用沼氣的生產(chǎn)本身是消除環(huán)境中污染物的清潔過程，其使用又是一個清潔的過程，制造與利用的雙向清潔過程使車用沼氣將會更受人們的青睞。

根據(jù)國際能源署2005年的研究報告，目前，已有美國、德國、法國等7個國家有規(guī)?；能囉谜託馍a(chǎn)廠23個，其中瑞典做的最好。到2005年底，瑞典全國有5000多輛沼氣汽車，加氣(油)站逐年成倍增加，已達(dá)70余座。其中，首都斯德哥爾摩的2路車(共24輛)全部使用的是凈化沼氣作燃料(稱biogasbus)。Linkoping市共7路公交車全部使用的是車用沼氣，并且還生產(chǎn)出了世界上第一列沼氣火車，運(yùn)行在Vastervik市和Linkop-ing市之間。該火車可連續(xù)運(yùn)行600km，最高時速可達(dá)130km/h。

車用沼氣生產(chǎn)和使用的工藝流程如圖1。只要在厭氧發(fā)酵后增加一套凈化提純設(shè)備和儲氣罐即可，加氣站也可利用現(xiàn)有站點(diǎn)，中國汽車改裝技術(shù)也比較成熟。因此，從技術(shù)上沒有障礙，其關(guān)鍵是沼氣的凈化提純技術(shù)。

2.3生產(chǎn)化工原料和產(chǎn)品，發(fā)展沼氣化工工業(yè)

石油、天然氣是最基本的化工原料，而中國是一個“富煤平油少氣”的國家。中國已探明的石油、天然氣儲量僅占世界儲量的2.4%和1.2%，資源保證年限分別只有20.1年和49.3年。另一方面，中國已成為世界石化產(chǎn)品消費(fèi)最大的國家，約22.1%的石油用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品。而且，石油、天然氣是不可再生的化石原料，隨著社會經(jīng)濟(jì)需求的快速增加和資源量的迅速減少，保障供給和提高價格都將是中國能源和化工行業(yè)面臨的急迫的重大戰(zhàn)略問題。2005年中國石油進(jìn)口依賴度為43%。

預(yù)測2010年和2020年將分別達(dá)到61.0%和76.9%。據(jù)報道，到2020年中國的石油僅能滿足石油化學(xué)工業(yè)50%的原料需求。因此，尋求可再生替代資源生產(chǎn)化學(xué)品不僅是世界發(fā)展的大趨勢，也是中國面臨的急需解決的重大問題。沼氣的主要成分CH4和CO2是基本的化工生產(chǎn)原料，以其為基礎(chǔ)，可生產(chǎn)多種高附加值的化工產(chǎn)品。

1)生產(chǎn)CH4和CO2工業(yè)氣體。通過凈化提純技術(shù)，可從沼氣中把CH4和CO2直接分離出來，作為工業(yè)氣體使用。CH4可用來替代天然氣合成燃料和多種基礎(chǔ)化學(xué)品。

2)生產(chǎn)合成氣(CO+H2)。在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，合成氣(CO+H2)是非常重要的化工原料，可用來生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品?；瘜W(xué)工業(yè)上，合成氣(CO+H2)一般由CH4和CO2經(jīng)催化重整制取(CH4+CO2→2CO+2H2，$H298=247kJ/mol)或由天然氣(CH4)經(jīng)水蒸氣重整的方法生產(chǎn)(CH4+H2O→CO+3H2，$H298=206kJ/mol)，其中CH4來自天然氣。天然氣是化石原料，也是不可再生的緊缺原料，此外，其制取過程是一個強(qiáng)吸熱、高耗能的化學(xué)反應(yīng)過程，也不符合資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的要求。

而通過厭氧消化生產(chǎn)沼氣是一個非?！皽睾汀钡纳飳W(xué)過程，該過程產(chǎn)生的沼氣的主要成分正好是天然的CH4和CO2混合物(分別占60%和35%左右)。利用沼氣(CH4+CO2)經(jīng)催化劑重整制取合成氣(CH4+CO2→2CO+2H2)，則可替代目前廣泛使用的以化石原料天然氣(CH4)生產(chǎn)合成氣的方法，開辟低耗、低成本的利用非化石的農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)化學(xué)品的綠色、清潔生產(chǎn)新工藝。

3)生產(chǎn)化工產(chǎn)品。從沼氣中提取出的CH4和CO2以及以沼氣為原料制取的合成氣(CO+H2)是基本的化工生產(chǎn)原料，可進(jìn)一步生產(chǎn)多種高附加值的液體燃料和化工產(chǎn)品。例如，CH4可直接轉(zhuǎn)化成乙炔、氫氣、炭黑、氯甲烷、氫氰酸、硝基甲烷和二硫化碳等，也可首先轉(zhuǎn)化成合成氣，然后再合成氨生產(chǎn)化肥，或經(jīng)費(fèi)托(T-T)合成制取液體燃料如汽油、柴油，也可轉(zhuǎn)化成甲醇、二甲醚、低碳混合醇和低碳烯烴等一系列重要的化工產(chǎn)品，其中甲醇和二甲醚可直接用作車用燃料，替代汽油。

與以化石原料石油、天然氣相比，以沼氣為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品具有重要的戰(zhàn)略意義和潛在的發(fā)展前景。首先，實(shí)現(xiàn)了沼氣戶用向工業(yè)化應(yīng)用的重大轉(zhuǎn)變，可把農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化成高附加值的化工原料和產(chǎn)品，在農(nóng)村形成一個新的產(chǎn)業(yè)—沼氣化工工業(yè)，為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村開辟出新的致富之路。其次，減少了化工產(chǎn)品生產(chǎn)對化石原料的依賴，實(shí)現(xiàn)從“化石原料”化工向“生物原料”化工的轉(zhuǎn)變，可改變中國化學(xué)工業(yè)長期依賴化石原料的局面，對實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有開創(chuàng)性和革命性的意義，也為化學(xué)工業(yè)的未來開辟出新的發(fā)展道路。因此，盡管以沼氣生產(chǎn)化工產(chǎn)品還是一個新的課題，目前還沒有實(shí)質(zhì)性的工業(yè)應(yīng)用，但是，從現(xiàn)在起就要做好技術(shù)研發(fā)工作，為以后的發(fā)展做技術(shù)準(zhǔn)備。

文章來源:龐云芝 李秀金 中國新能源網(wǎng)