“沼氣行業(yè)正處在發(fā)展轉(zhuǎn)型期，有人看好，有人不看好，也的確存在不少問題，但在當(dāng)前天然氣缺口大和諸多利好政策出臺的形勢下，中國沼氣市場潛力巨大。”日前，清華大學(xué)教授、中國沼氣學(xué)會秘書長王凱軍在“2019年中國沼氣學(xué)會學(xué)術(shù)年會暨中德沼氣合作論壇”上作主題演講，為行業(yè)發(fā)展提振信心。
沼氣，因有助于解決農(nóng)村環(huán)境污染、處理畜禽糞便，以及作為燃燒發(fā)電的清潔能源等優(yōu)勢，曾在我國農(nóng)村風(fēng)靡一時。但如今，在農(nóng)村，目之所及的卻是一個個被荒廢閑置的坑池。
是何原因?qū)е逻@一局面的出現(xiàn)?我國沼氣行業(yè)出路何在?來自國內(nèi)外專家學(xué)者、企業(yè)代表齊聚一堂，再次復(fù)盤我國沼氣行業(yè)發(fā)展的“前世今生”，共謀發(fā)展對策。
政策利好 前景廣闊
王凱軍的結(jié)論不無緣由。
環(huán)保能源行業(yè)的市場通常由政府主導(dǎo)，政策即為行業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。王凱軍一開始便細(xì)數(shù)了近年來出臺的數(shù)條利好政策。
首先，國家能源局推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔取暖，要求盡可能利用清潔能源、加快提高清潔供暖比重。由此，全國大規(guī)模的煤改氣“行動”使得天然氣供應(yīng)不足。
中國工程院院士江億曾分析指出，目前我國北方城鄉(xiāng)需要采暖建筑面積250億平方米，全部改氣需要天然氣2500億立方米。
在王凱軍看來，這是改變能源結(jié)構(gòu)、生物燃?xì)夤┙o端的重大利好事件。沼氣作為生物天然氣的重要成員，迎來發(fā)展機(jī)遇。
其次，中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會議要求普遍推行垃圾分類制度;此外，會議還強(qiáng)調(diào)加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理和資源化，并強(qiáng)調(diào)以沼氣和生物天然氣為主要處理方向，以就地就近用于農(nóng)村能源和農(nóng)用有機(jī)肥為主要使用方向，力爭在“十三五”時期，基本解決大規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場糞污處理和資源化問題。
王凱軍認(rèn)為，這些是推動垃圾分類、畜禽糞污處理以及資源化和沼氣發(fā)展產(chǎn)業(yè)的重大利好事件。
“過去，我國農(nóng)村沼氣、工業(yè)沼氣兩個方向發(fā)展有限，上述產(chǎn)業(yè)利好政策打通了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的‘任督二脈’。”王凱軍形象地比喻，“任脈”是40億方畜禽糞便的處理，產(chǎn)沼氣潛力最少400億~1000億方;“督脈”是垃圾分類后的廚余垃圾處理，以每人產(chǎn)生0.4kg廚余垃圾計(jì)算，產(chǎn)生沼氣0.2方，全國每年可產(chǎn)生1000億方沼氣。未來，沼氣市場空間潛力巨大。
對企業(yè)來說，發(fā)展沼氣事業(yè)利潤也十分可觀。王凱軍算了一筆賬，當(dāng)前，全國城市污水排放約500億噸/年，平均收費(fèi)不到1元/噸，運(yùn)行費(fèi)不過500億元/年，投資2000億元，污水處理市場培育了數(shù)十家上市公司。而生物天然氣如果按照500億立方米/年產(chǎn)能來算，運(yùn)行費(fèi)用超過1500億元/年，投資將超過上萬億元，市場容量遠(yuǎn)大于污水處理。
中國的沼氣行業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：第一階段是家庭式的戶用小沼氣工程，戶用沼氣曾解決了2億多人口炊事用能問題，年生產(chǎn)有機(jī)肥7100萬噸，有效替代了化肥農(nóng)藥;第二階段是大中型沼氣工程，用于養(yǎng)殖場和治理污染、生活用能肥;第三階段是目前正在推進(jìn)的特大型沼氣工程，主要是可再生能源生產(chǎn)等綜合利用。
與會專家認(rèn)為，規(guī)?；笮娃r(nóng)村沼氣工程綜合效益更加顯著，這是沼氣行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的又一重大機(jī)遇。
技術(shù)產(chǎn)業(yè) 挑戰(zhàn)艱巨
前景廣闊，但艱巨的挑戰(zhàn)不容忽視。
沼氣發(fā)酵是一個厭氧化學(xué)過程，將有機(jī)廢棄物進(jìn)行厭氧消化制取沼氣的技術(shù)成為發(fā)展主流。
“厭氧生物技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的核心技術(shù)。”王凱軍直言，“在過去半個世紀(jì)里，厭氧消化方面除了在池形、材料、攪拌等輔助設(shè)備上取得進(jìn)步，在基本原理和工藝方面并未有實(shí)質(zhì)性的重大突破。”
以往，厭氧發(fā)酵主流技術(shù)主要采用的是有近百年歷史的CSTR反應(yīng)器，其產(chǎn)氣率和投資利用率高、工藝占地少、成本低，被認(rèn)為是目前世界上最先進(jìn)的厭氧反應(yīng)器之一。
但目前該技術(shù)卻停滯不前，且遭遇了諸多困境。比如停留時間長、負(fù)荷低、反應(yīng)器落后等，在秸稈、餐廚垃圾、城市污泥以及廚余垃圾不同的廢棄物處理中面臨不同問題。
不僅如此，厭氧生物技術(shù)還面臨著是否采取非甲烷化的途徑、干發(fā)酵還是濕發(fā)酵等爭議和挑戰(zhàn)。
此外，農(nóng)業(yè)沼氣工程大型化轉(zhuǎn)型中遭遇不少重大難題——在原料收儲運(yùn)、集中處理、產(chǎn)品銷售與利用等環(huán)節(jié)均不支持規(guī)?；a(chǎn)。
“分散養(yǎng)殖和較高比重的散戶和中小規(guī)模養(yǎng)殖戶客觀上帶來了畜禽糞污收集與運(yùn)輸困難。”王凱軍提到，種養(yǎng)分離使得沼渣沼液利用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間出現(xiàn)季節(jié)性和地域性特點(diǎn)，導(dǎo)致收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、存儲、處理利用等難以形成有效鏈條。
與此同時，農(nóng)村廢棄物，尤其是畜禽糞污處理也是沼氣行業(yè)發(fā)展中的難題之一。當(dāng)前，畜禽養(yǎng)殖污染已成為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部數(shù)據(jù)，我國每年大約有近50億噸農(nóng)村廢棄物，其中畜禽糞污38億噸，其綜合利用率不到60%，有超過30%直接排入了地表水體。
農(nóng)業(yè)廢棄物制取沼氣技術(shù)是農(nóng)業(yè)廢棄物能源化與資源化領(lǐng)域的有效方式。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所總工程師、研究員鄧良偉認(rèn)為，畜禽糞污微生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)沼氣是目前最成熟的畜禽糞污能源化技術(shù)。提高沼氣發(fā)酵效率的措施包括，改善原料可利用性、提高微生物數(shù)量和活性、提高混合傳質(zhì)效果。
多位專家學(xué)者談到，當(dāng)前，我國沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還處在初級階段，尤其是大中型沼氣工程還處于示范探索期，圍繞全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)所存在的諸多問題仍待解決。
規(guī)模發(fā)展 區(qū)域治理
面對挑戰(zhàn)，如何破解發(fā)展困境?沼氣行業(yè)發(fā)展出路何在?
王凱軍建議，針對厭氧技術(shù)突破，“師法自然”開發(fā)利用“新型仿生產(chǎn)甲烷工藝”;為支持產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立基于農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物能源化利用的生物天然氣產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，即涵蓋“收儲運(yùn)—生產(chǎn)處理—產(chǎn)品銷售”全鏈條的“三級網(wǎng)絡(luò)”體系，這是破解沼氣工程大型化轉(zhuǎn)型難題的重要途徑之一。此外，他還建議，充分利用土地流轉(zhuǎn)等制度，發(fā)展新的商業(yè)模式，以及打造以沼氣工程為核心的田園綜合體等。
正如諸多專家所提到的，規(guī)模化大型沼氣工程已成為發(fā)展趨勢。2015年4月，國家發(fā)改委與原農(nóng)業(yè)部聯(lián)合印發(fā)了《2015年農(nóng)村沼氣工程轉(zhuǎn)型升級工作方案》，支持日產(chǎn)生物天然氣1萬立方米以上的工程開展試點(diǎn)。此外，2015—2017年，國家連續(xù)三年以投資補(bǔ)貼方式支持規(guī)?；锾烊粴夤こ探ㄔO(shè)，以推動大型沼氣工程和生物天然氣工程的轉(zhuǎn)型升級。
針對實(shí)際運(yùn)行中存在的組織方式、生產(chǎn)主體等問題，同濟(jì)大學(xué)生物質(zhì)能源中心主任朱洪光提出了區(qū)域化治理模式的創(chuàng)新思路，該模式已在上海市崇明區(qū)進(jìn)行了多年的探索實(shí)踐。
“區(qū)域治理模式具有可從根本上解決畜禽糞污處理工程的原料風(fēng)險，真正實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)廢棄物無害化;由于社會資本參與，可使鄉(xiāng)村人居環(huán)境治理短期內(nèi)全面推進(jìn)成為可能;以及產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)治理效果的可持續(xù)性等優(yōu)勢。”
同時，他建議，國家在一定期限內(nèi)要有穩(wěn)定的政策引導(dǎo)機(jī)制;建立適度的工程規(guī)模;建立多方合作的利益共同體，實(shí)現(xiàn)地方政府、國有大型產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、民營企業(yè)和科研團(tuán)隊(duì)的共贏等。
當(dāng)前，沼氣被認(rèn)為是新時期農(nóng)村生物質(zhì)能源利用的主要模式之一。
“要加快生物質(zhì)能技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，聯(lián)通種植養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建大生態(tài)循環(huán)。要通過凝聚共識、增進(jìn)合作，為生物質(zhì)能技術(shù)和裝備研發(fā)、為我國和世界的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)升級，發(fā)揮積極而富有成效的推動作用。”中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長、中國工程院院士唐華俊說。
