農(nóng)業(yè)廢棄物的處理是新農(nóng)村建設(shè)的重點和難點之一。國家農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計顯示,我國每年產(chǎn)生的畜禽糞污廢棄物超過20億噸,秸稈廢棄物超過10億噸,其中相當(dāng)一部分的廢棄物沒有得到有效利用。畜禽糞便隨意堆棄、秸稈就地廢棄焚燒等問題越來越突出,對大氣、土壤和水等生產(chǎn)生活環(huán)境造成破壞,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染日趨嚴(yán)重。

沼氣化處理是當(dāng)前最有效、最符合我國發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物處理方法之一。沼氣化處理可謂"一舉多得":農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)過厭氧發(fā)酵,可將有機物轉(zhuǎn)化為沼氣,沼氣經(jīng)過提純制成生物天然氣,不僅可以減少廢棄物帶來的"臟亂差"問題,還可以為農(nóng)村生產(chǎn)生活提供清潔能源;發(fā)酵后的沼液經(jīng)過處理,制成生物有機肥,反饋于農(nóng)業(yè)發(fā)展,減少了化肥的施用,生產(chǎn)出更健康、更安全的"綠色食品";同時,沼氣利用還會減少二氧化碳排放,具有顯著的溫室氣體減排效應(yīng)。

生物天然氣工程"一舉多得"

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、農(nóng)村居住方式、農(nóng)民用能方式等發(fā)生了新的轉(zhuǎn)變,傳統(tǒng)的戶用沼氣和中小型沼氣工程已經(jīng)不符合我國新農(nóng)村建設(shè)的發(fā)展要求,2015年國家調(diào)整中央投資方向,重點用于支持規(guī)?；笮驼託夤こ毯蜕锾烊粴夤こ淘圏c項目建設(shè),農(nóng)村沼氣邁出了轉(zhuǎn)型升級的新步伐。

歐洲代表了沼氣產(chǎn)業(yè)的最高水平,以青貯玉米作為主要原料,多采用高效的高濃度發(fā)酵方式,發(fā)酵規(guī)模較大,設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。由于存在與人爭糧的問題,我國不可能采用青貯玉米為原料,而即使歐洲也缺乏針對農(nóng)業(yè)秸稈為原料的沼氣工程技術(shù)和運營經(jīng)驗,因此我國必須進行技術(shù)的自主創(chuàng)新。

同時,我國以往的沼氣工程,絕大多數(shù)為中小型沼氣工程,以易降解的禽畜糞便、市政污泥、餐廚垃圾等為主要發(fā)酵原料,基本上都采用低濃度發(fā)酵,缺乏專業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)化的配套設(shè)備,普遍存在經(jīng)濟效益低、運行穩(wěn)定性差的問題。因此,亟待開發(fā)出高效穩(wěn)定的高濃度發(fā)酵技術(shù)和相關(guān)的專業(yè)化配套設(shè)備。

中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所的山東省沼氣工業(yè)化生產(chǎn)與利用工程實驗室(http://www.qibebt.cas.cn)經(jīng)過多年研究,開發(fā)出了高效高濃度厭氧發(fā)酵技術(shù),研制出了專業(yè)化的沼氣工程相關(guān)配套設(shè)備,形成了多項專利技術(shù),形成了可復(fù)制推廣的工藝包。

該技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過中試和產(chǎn)業(yè)化驗證,真正突破了高濃度發(fā)酵易受抑制、難進料、難混料、秸稈產(chǎn)氣率低等一系列技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化中的瓶頸問題,大幅提升了大型沼氣工程的技術(shù)水平與經(jīng)濟效益。技術(shù)經(jīng)過院士領(lǐng)銜的專家團隊鑒定,達到了國際先進水平。

基于自主研發(fā)的技術(shù),青島能源所積極推動成果轉(zhuǎn)化,取得了顯著成效。其中,青島能源所與青島華通集團合作,于青島建設(shè)了我國北方最大的生物質(zhì)能源項目,日前已經(jīng)并網(wǎng)運營。該項目以平度市及周邊地區(qū)秸稈和蔬菜尾菜等為主要原料生產(chǎn)生物天然氣與生物有機肥,每年可處理蔬菜尾菜4萬噸、玉米秸稈7萬噸,年可產(chǎn)生物天然氣666萬立方米、固態(tài)有機肥2.4萬噸、沼液肥2.2萬噸,年減排14萬噸二氧化碳當(dāng)量溫室氣體。采用自主研發(fā)的高濃度發(fā)酵技術(shù),該項目將真正改變沼氣工程經(jīng)濟效益差的現(xiàn)狀,將為我國沼氣產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟建設(shè)起到重要的示范作用。中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所與青島華通集團已經(jīng)成立合資公司,正在積極推動該項目的產(chǎn)業(yè)推廣。