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治污专家

生物天然气产业的十个特点

2017年07月20日作者:来源:治污专家

  一、 这是属于什么行业的项目?

  这是个新行业,属于跨界项目。它横跨环保、能源、农业、民生四大行业。

  其实说起来很简单,但是做起来可不容易。说它很简单,是因为它就是使用垃圾(各类垃圾,包括人畜粪便、城市垃圾、污水处理后残存的污泥等),再加上农作物秸杆(包括玉米秸杆、麦杆、稻杆及各类可能残存在农田里需要焚烧的农业废弃物),把垃圾和农作物秸杆放在一起发酵。产品是纯度为96%以上的甲烷,也就是 “天然气”。由于它不是从地下岩层中开采出来的,所以不叫化石天然气,叫生物天然气。

  生物天然气与传统沼气有本质区别。与传统沼气比它有两个突破,正是这两个突破,才使得它的性质已经与沼气全然不一样了!

  一是发酵效率,也就是发酵时间和产气量。传统沼气几乎不加秸杆,尤其是干秸杆。原因是秸杆发酵效率太慢,由于不加秸杆,每吨原料的产气率很低。因为甲烷的成份是H4C,H到处都是,关键是要有C。粪便等垃圾中的C含量不高,一吨粪便等垃圾不添加秸杆只能产生100到200方的沼气。而秸杆中的主要成份之一就是C,一吨玉米秸杆的产气量可以达到500立方,每吨原料的产气量约为垃圾的3倍。如果能让秸杆持续快速发酵,沼气产量会大幅提升,工业化连续生产也才可能实现。而传统沼气不光是产气量小,冬天还几乎不产气。因此必须突破干秸杆的发酵效率,要让干秸杆一年四季持续快速地发酵产气。

  第二个需要突破的技术是提纯。发酵出来的沼气包括两种成份,甲烷和CO2,其它成份可以忽略不计。没有提纯的沼气甲烷含量为55%-65%之间,这种纯度汽车不能用,包括灶台等内的所有使用天然气的设备都需要改造才能用,长途运输也很不经济。如果能把沼气提纯到96%,那就与化石天然气的成份完全一样了。不但汽车能直接使用,还可直接接入现有天然气管网。提纯方法有很多,关键是要低成本提纯。

  多年来包括各科研院所、高等学校等科研机构和很多企业一直在就这两个问题进行攻关,但一直没有大的进展。最近这两个瓶颈都已经突破了。在内蒙古的阿鲁克尔沁旗,已经建成了一个日产1万立方米天然气的生物天然气厂,并于去年底开始为附近城镇居民和各类汽车供气。它的另外两条日产1万方天然气的生产线正在建设。全部建成后,生产能力是每天生产天然气3万方。这是一座真正的天然气生产工厂,一年365天每天24小时在生产,每年可以生产1100万方天然气。这个规模,可以解决全旗30万人包括县城、乡镇和农村一年四季全部的生活和生产用气需求。

  二、 产业特点(或者说这个产业好在什么地方?)

  第一个特点:这是清洁的、可再生的能源,事关国家能源安全和能源战略。

  从长远看,人类能源的终极解决方案一定清洁的,同时是可再生的。石油、煤炭和化石天然气等是不可再生的一次性能源,总有一天要消耗尽,未来不可能靠这些能源来解决人类的终极能源需求,更不用说石油和煤炭对环境尤其是对大气的污染了。而其它清洁能源如太阳能、风能的稳定性较差;水电也受丰水年和枯水年的影响,即受来水量限制。更主要的是水坝截断河流,对生态有比较大的影响。另外,水电有地域稀缺性,不是哪里都有水能资源。所以地球上的生物质是人类最大的、也是可持续供给的清洁能源储备。

  从当前看,我们国家严重缺乏天然气。目前除了省会城市和部分输气管网沿线城市能用上天然气以外(而且也不能满足供应),大多数地级城市和几乎全部县城及乡镇、农村没有天然气可用。2013年我国天然气对外依存度是32%,接近三分之一;到2030年将达到50%,也就是缺口超过一半。另一方面,我国农村每年产生秸杆等农业废弃物约9亿吨,畜禽粪便等垃圾约30亿吨。理论上可以生产生物天然气3000多亿立方米,即使按着只开发利用五分之一也就是20%计算(专家认为可以开发利用一半以上),每年至少可生产600亿立方米生物天然气,相当于2013年我国天然气消费量的36%、进口量的119%,(也就是说有能力完全替代进口)。所以天然气市场需求巨大!现在我们的许多外交政策和地缘政治考量,大多都与国家能源安全和能源战略有关。中东和委内瑞拉的石油、中亚和俄罗斯的天然气、东海和南海问题的核心都事关国家能源供给。这是第一个特点,作为清洁可再生能源,它事关国家能源安全和能源战略。

  第二个特点:它是消除雾霾、治理大气污染的最有效方式。

  研究界公认,雾霾产生的原因,主要是燃煤锅炉、汽车尾气和秸杆焚烧等。据专家测算,秸秆露天焚烧对PM2.5的影响份额约为25%。所以用秸秆生产天然气而不再焚烧是直接消除雾霾的一项有效手段。其实这还不是最重要的,更重要的是,如果每年消纳秸杆生产了600亿方的生物天然气,那将会代替1.6亿吨标准煤。天然气是清洁能源,烧完后的成份只是CO2和水,不会产生雾霾。我们设想一下,如果少燃烧1.6亿吨煤,汽车也改用天然气,那我们就同时消除了产生雾霾的三个最主要的根源(燃煤锅炉、汽车尾气和秸杆焚烧)。国家近几年花了大量的钱在治理雾霾,所以未来可以想像国家一定会大力扶持这个产业。

  第三个特点:作为可再生能源,与化石天然气相比,生物天然气不但没有增加而是大幅度减少了CO2的排放,具有显著的温室气体减排效应。如果不生产生物天然气,秸杆会被焚烧或者自然发酵,CO2会自然排到大气中。生物天然气项目不仅是没有增加CO2排放,而是大幅度减少了CO2排放。现在年年开全球气候大会,发达国家与发展中国家吵得不可开交。中国是目前世界上碳排放量最大的国家,既是迫于国际压力,也是考虑到本国的环境要求,中国政府不得不向国际社会承诺,同时也与美国达成协议,到2030年中国的CO2排放要达到峰值,此后必须逐年减少排放。靠什么去兑现这一承诺?只能靠减少传统能源消耗。可是经济要发展,人民生活水平要提高,减下来的传统能源必须要有新能源来替代。按照上面所说,即使按着只开发利用秸杆和粪便垃圾等农村废弃物五分之一计算,每年至少可生产600亿方生物天然气,就可以代替1.6亿吨标准煤的使用。因此发展生物天然气将成为我国应对气候变化、兑现温室气体减排承诺行动的重要内容。

  生物天然气项目的副产品只有沼渣和CO2。每一方沼气提纯前甲烷含量大约是60%左右,提纯后是96%以上,提取出去的36%几乎全部是CO2。每个日产3万方的生物天然气厂,每年在生产1100万方天然气的同时,也收集了大约700万方CO2,约合1.3万吨。如果我们除了卖干冰赚钱以外,把这1.3万吨的CO2收集起来存储,就又减少了1.3万吨CO2的排放。不仅如此,根据京都议定书确定的国际社会清洁能源机制,这些减排的CO2指标是可以卖钱的。目前北京市场的碳汇指标卖到了50元一吨,上海是28元一吨,欧洲市场平均为8欧元左右。就算卖不了钱,减排是实实在在的。所以这个产业从替代煤炭和收集CO2两个方面具有巨大的温室气体减排效应。从这个角度来看,未来政府也一定会加大对这一产业的扶持力度。

  第四个特点:这个产业在提供清洁能源的同时,还对农村废弃物进行了无害化处理和资源化利用,解决了农村环境“脏、乱、差”的问题,消除了对地下水的污染。全国范围内,饮用水完全符合标准的非常少,。而对饮用水源污染最严重的就是来自于农村的面源污染,主要是化肥、农药和农村垃圾等。通过这个产业,我们可以收集处理农村的秸杆、粪便、垃圾等废弃物,客观上消除了地下水的污染源。

  第五个特点:提高了农产品的品质,提高了食品安全水平。生物天然气项目的副产品是沼渣和CO2,而沼渣是优质有机肥。有机肥在当地可以卖到200-300元一吨。有的地方甚至能卖到400多元一吨。每个日产3万方的天然气厂每年将产生有机肥5万多吨。这些有机肥的使用将大幅度减少化肥、农药的使用,进一步减少了农村的面源污染。更重要的它有效提高了农产品的品质,提高食品安全水平。现在的食品是既有毒,口感又差,主要原因就是为了追求产量,大量使用化肥和农药。科学界公认,施用经过发酵后的有机肥,农作物的病虫害水平会大幅降低。按每年新增生物天然气600亿立方米计算,每年就可新增有机肥3亿多吨,这样就可以减少化肥和农药使用量三分之一以上。由于有效提高了农产品品质,提高了食品安全水平,减少了面源污染,因此说这也是一类民生工程。

  第六个特点:增加农民收入。每年的中央一号文件都是关于农业和农村问题的。想方设法增加农民收入,始终是一号文件中最核心的内容之一。未来秸杆就不再是农业废弃物,而是有较高价值的农产品,可以像粮食一样地卖钱。能够增加农民收入的项目,是当下中国最重要的民生工程!

  第七个特点:促进城镇化发展和新农村建设。阻碍中国社会城镇化进程的一个很重要的因素是缺乏燃气。农村居民的最基本生活内容之一就是烧火做饭,上楼后不可能再用烧柴和烧煤做饭。所以很多地方的农民上不了楼是因为没有燃气。只要有燃气,哪怕没有管网,使用煤气罐他们也要上楼。在边远地区,远离西气东输等骨干管线的广大地区,由于没有气源,城镇化的发展一直受到严重制约。生物天然气是分布式能源,哪里需要就建在哪里。生物天然气的发展和普及,一定会极大地促进中国的城镇化进程、促进新农村建设!

  第八个特点:会逐步改变中国农业的生产方式。企业所需的原料主要是秸杆,为了保障原料供应,便于原料收集,企业目前采取的办法是“农保姆”方式。即将一家一户的地集中起来,公司组织专业化的种植队伍种植和收割,粮食交给农民的同时企业得到了秸杆。土地集中了,中国农业的规模化、机械化和集约化生产也就实现了。

  第九个特点:这是个巨大的产业。以上八大好处,说明这是一项利国利民的新兴产业。同时它也是一项巨大的产业。按前面所说的,即使只有20%的秸杆等农村废弃物转化,每年就可以生产600亿方生物天然气,按目前全国27个城市平均天然气价格每方4.47元计算,每年产值为2700亿元。如果按着40%转化,则每年产值高达5400亿元。这还不包括生物有机肥的产值和建筑施工以及设备制造等相关产业的产值。这样大的产业,如果抢占先机,做出来几个百亿元市值的上市公司应该很容易。环保、新能源、生态农业和民生工程这四大概念,哪一个拿出来炒炒,都会非常的热,更不用说把四个概念放到一起来炒了。所以在这个跨环保、新能源、生态农业和民生工程这四大产业里,未来出现两个世界500强的企业也未必不可能。能源本来就是个大产业,更不用说是新能源,而且还加上环保、生态农业和民生工程。

  第十个特点:这是个具有非常好的经济效益的产业。以具体项目为例算算经济帐,就会发现项目不但具有巨大的社会效益(前述九大特点),本身还具有较好的经济效益。


编辑:宋阳