刘应书博导：沼气综合利用 商机无限
王瑞嵚
编者按：相关资料表明：到2020年，我国畜禽养殖场废弃物、工业废水和城市废水以及垃圾填埋气，可产生1500×
1 沼气——最环保最有效的生物能源
生物质能源是最有前途的可再生能源。刘应书博导向记者介绍说：“目前人类对生物质能源主要有4种利用方法。一种是直接燃烧，如把生物质原料如秸秆直接燃烧；改进一点的办法是，把秸秆压缩成颗粒或块状直接燃烧；再一种是把生物质原料如秸秆液化，变成生物质油，如柴油等，这个过程也是比较复杂；第三种是把生物质原料如秸秆气化，变成气体，这个过程需要加热，也就是需要外在的能量；第四种就是沼气的自然产生法。沼气是自然界赋予人类获取能源最简单也是最有效能源。沼气主要是通过甲烷菌，在一定的自然条件下自动释放出来。”
“与其他形态的生物质能源相比，沼气的单位土地面积能量产出率最高。”
2气体分离技术——使沼气价值倍增
湖泊中的水生植物、人体排泄物、秸秆、绿色植物、城镇有机垃圾、工业废水等都可以制沼。
2.1 沼气产生和应用受到制约
沼气的产生毕竟受到一定条件的影响。夏天气温高自然就产量多，冬天气温低，产量就很少或不出产，特别在北方地区，这种情形就更为显著。由于液化天然气灶和沼气灶的灶具不一样，这在一定程度上，限制了沼气的应用。
2.2 规模化沼气站建立的必要条件已具备
当前我国未经处理的城市生活垃圾累计存有量已达700多亿吨，侵占土地面积超过
垃圾处理能力已成为城市文明的标志之一。2010年科技部在内蒙古鄂尔多斯东胜区启动沼气高效利用示范工程项目，该项目对城市污泥、粪便、餐厨垃圾、生活垃圾等，利用“城市有机废弃物联合厌氧发酵工艺”技术进行综合处理，效果显著。日处理能力为400吨城市生活垃圾，200吨粪便，60吨餐厨垃圾和30吨污泥。日产颗粒有机肥8吨，液态肥160吨，沼气
从全国来看，目前城镇垃圾正在走向集中和分类，这些都为大规模制造沼气创造了一定机会。
全国各地建造的各类大型养殖场越来越多，如10万头猪养殖场等，这些养殖场动物的废弃物，大多都被抛弃了，这给当地环境造成了一定危害，对空气和水都有害。
如南方某县的养殖场，有约70%以上养殖场的粪污直排（其中一半左右建有沼气池未发挥作用），25%左右的经沼气池初处理后排放，只有不到5%的进行了生物发酵零排放试点。
若在这些养殖场建立小型沼气站，则可实现对能源的充分利用。
2.3 分离技术让沼气升值
据了解，沼气中约有65%的成分是甲烷，若将沼气中的甲烷净化和提纯到96%以上，即成为洁净的高品质燃料“生物天然气”。
刘应书博导对记者说：“运用气体分离技术，可使沼气同时分离为二氧化碳和生物天然气，一管进两管出。沼气分离后可产出三个成品。”
“★ 生物天然气
生物天然气可液化获压缩后使用，规模大的话，还可和天然气管网连接，直接上管网。也可给汽车作为加气站，即前面加气，后面就是沼气池；
★ 二氧化碳气
沼气中的二氧化碳的量很多，有35%，完全达到了回收的规模。从沼气中分离出来的二氧化碳气，可用作工业如制造石灰；也可深加工，做成食品级的二氧化碳；
★ 沼渣和沼液
沼渣和沼液可以直接使用或加工成有机肥料。”
刘应书博导给记者算了一笔账：从经济效益来讲，以养猪为例，一个养殖场养猪所产生的利润，还没有其副产物综合利用后，所产生的生物天然气、二氧化碳气、沼渣和沼液所带来的利润高。
由此看来，沼气分离和综合利用，与养殖户有利、与环保有利、与国家有利。
刘应书博导说“大规模集中制沼气，并对沼气进行分离，即可以实现能量的转换和充分利用，又做到节能减排，一举双得。”
让人感到痛心的是，目前很多养殖场都是用前面的，而把后面的当做废物扔掉了。
3 沼气综合利用——从实验室走向市场
从国外来看，欧洲这方面做得非常好，建造了大量的集中化大规模的沼气工厂，并做到把沼气分离为生物天然气，上城市管网输送和建造汽车加气站。如德国2010年已有5000座大型沼气工厂，瑞士、奥地利和瑞典已拥有数万辆使用生物天然气的汽车。
数据显示，“十一五”以来，中央累计投入农村沼气建设资金212亿元，到2010年底全国累计建成户用沼气超过4000万户，占全国适宜农户的33.3%，受益人口达1.55亿人。2010年底，全国沼气生产量为160多亿立方米（约为全国天然气消费量的13%），折合2500多万吨标准煤，可减排二氧化碳5000多万吨；每年生产有机沼肥近4亿吨，可减少20%以上的化肥和农药施用量，改良土壤8000万亩；每年可为建池农户增收节支400亿元，为建池技工增加工资性收入88亿元。
刘应书博导告诉记者“目前有关沼气建设的一个标准，即《大中型沼气建设规范》正在由建设部委托北京市通用技术研究所组织编写，我们北京科技大学气体分离工程研究所也参加了部分编写工作。”
我国在沼气综合利用方面，也取得了初步成果。按照国家规划，到2020年我国生物天然气生产能力将达到440亿立方米，总潜力生产能力是900亿立方。
据了解，安阳投资10亿元建设国内首个生物天然气产业园。其中一个示范项目，就是年产400万立方米车用生物天然气示范项目，已正式投入运营。该项目以市区的公共厕所粪便、酒店泔水、加上附近养殖场的粪便，还有一部分秸秆为原料，转换成沼气，进一步提纯成生物天然气，然后把天然气直接拉到加气站销售。
“从2007年开始，北京科技大学气体分离工程研究所就开始进行沼气的工艺和技术方面的研究。2010年在实验室建造了一个
沼气的综合利用如何走向市场呢？刘应书博导给气体行业的企业提出了几点建议：
★ 天然气企业可在其负责区域内，根据其管网的分布和排列建站布点，建造沼气站和天然气并轨。因为天然气由高峰和低谷，可把沼气产生的生物天然气在低谷时，输入管网，以备急需；高峰时则压制成液化天然气储存。
★ 气体企业利用自己的优势与城市污水站、垃圾处理站以及养殖户合作，建造沼气站。并在时机成熟时，建造天然气管网系统，形成自己的第二产业。
★ 气体设备企业则可开发相应的设备，既能与天然气企业和气体企业合作，也能自己独立与城市污水站、垃圾处理站以及养殖户合作，建造沼气站分离生物天然气。
刘应书博导简介：
刘应书，博士，北京科技大学机械工程学院教授，博士生导师，北京市优秀教师，北京市劳动模范，享受国务院政府津贴。现任北京科技大学气体分离工程研究所所长、中国工业气体工业协会专家委员会委员、中国通用机械工业协会气体分离设备分会理事、中华医学会高原医学分会委员、《中国气体》杂志副主编、《低温与特气》、《气体分离》等杂志编委。主要从事气体资源开发与综合利用研究开发，涉及气体分离与净化、人工环境、新能源与环保等领域。
主持国家“863”计划重点项目、自然科学基金项目、省部级重大项目以及新技术研究开发项目50余项，出版专著3部、发表学术论文150多篇，获得18项发明专利和8项实用新型专利，获得国家、省部级科技奖励20余项，其中包括国家科技进步特等奖1项，国家科技进步二等奖1项，省部级特等奖1项、一等奖4项。