大自然中的***经济

“十二五”期末我国的生物质能源总量有4.6亿吨标准煤，而只开发利用了2200万吨，只占了不到二十分之一。诺奖获得者乔治·奥拉所说的“***经济”中一个重要观点，就是***的制备可以来自生物质。生物质能可否***地转化为便于存储和运输的***，从而大大提高生物质能的利用价值?目前技术成熟度怎么样?离成功实现还有多久?产业化时间还需要多长?反应器的效能、容积大小、承受力、建设成本等方面是攻关的***。记者带着一大堆问题，采访了华南农业大学新能源与新材料研究所所长、广东省高校生物质能源***实验室主任、***能源植物资源与利用***实验室主任、博士研究生导师谢君***。

生物质能中的一把双刃剑

环境污染和能源短缺是本世纪的两大主题,开发绿色的环境治理及可再生能源生产的技术迫在眉睫。据统计，我国规模化畜禽养殖每年产生粪便38亿吨(若完全转化成沼气相当于1.62亿吨标准煤)，其中仅有15%配备了沼气工程等处理设施。畜禽粪便已经成为农业面源污染的主要源头之一，也给畜牧业可持续发展带来了严峻挑战。畜禽养殖废弃物就像一把双刃剑，它既会成为污染源，也可能成为优质的生物质能。开发***的畜禽养殖废弃物处理和资源化综合利用新方式势在必行。

让废弃物发酵产生沼气：高密度厌氧发酵技术

记者采访谢君***团队了解到，华南农业大学目前在处理畜禽养殖废弃物的***个环节“高密度厌氧发酵”研究方面已取得显著进展。

厌氧发酵，是指在无氧条件下，利用厌氧发酵微生物的新陈代谢生理功能，将畜禽养殖废弃物的有机物转化为生物质能源——沼气的过程。谢君团队现已形成的禽畜养殖废弃物厌氧发酵技术工艺，即以禽畜粪便为原料，通过粪污车运送至调配池中，禽畜尿、冲洗水等污水通过管道输送至沉淀池，经沉淀后的浓液由泵抽至调配池，与鲜粪便调配至发酵浓度TS在8%—10%之间，由进料泵泵入2座CSTR厌氧发酵罐中进行厌氧发酵，发酵温度35℃，发酵滞留期20d。沉淀池的清液由泵排入过滤床AF发酵罐进行沼气发酵，沼气产气率可达1.25m3/m3.d。

生物质***的制备

***(CH3OH)的能量密度很高，而且是***简单的饱和醇，具有非常高的附加值，常温常压下以液体状态存在，便于储存和运输，可以作为中长期储能载体。***在全世界基本有机原料中占据非常重要的地位，其年平均消耗量仅次于乙烯、丙烯和苯，可用于医药、***、纤维、甲酸、塑料、染料、合成蛋白质等工业生产。

传统的***生产技术主要来源于***的***和煤。随着世界各国人民环保意识的增强，寻找一种可行方法实现可再生生物***的合成是近几十年来国内外学者追求的目标。在实际运行过程中，***要从降低项目的固定***成本、运营维护成本和提高能源利用效率等方面把总成本降到***低。

从沼气制备***

生物***有望作为新一代液体生物燃料进行推广应用，还可用传统化工、精细***以及新能源汽车等各领域。沼气中60%左右是***(CH4)，其余为二氧化碳和少量的***等。沼气需要进行空气脱硫、活性炭脱硫等脱硫工艺，将***(H2S)从浓度控制在0.5ppm以下，后续进入生物***炼制过程。

谢君***团队业已建立沼气(约含60%CH4和40%CO2)全组分转化生物***的实验室技术，并正在进行工业化生产的设计。该团队***建立了将畜禽粪便发酵所产生的沼气全组分转化合成生物***的技术。首先对沼气进行深度脱硫(<0.5ppm)，然后加入少量水蒸气，将***和二氧化碳共转化合成为生物***。该技术明显优于目前国内外报道的利用生物质直接气化合成***或***技术。目前，正在开发可用于日产沼气2万立方米的生物***合成装备，该装备可合成浓度>50%的***溶液，此***溶液无需进一步精馏，可以直接作为***水氢燃料电池的原料或其他化工原料。

谢君***团队研发的反应器在厌氧发酵过程中对有机复合承受力强，反应器效能高，容积小，占地面积小，基建成本低。

沼液沼渣的处理

沼液沼渣含有丰富的氮、磷、钾和大量的元素外，还含有对作物生长起重要作用的硼、铜、铁、锰、锌等微量元素。CSTR厌氧发酵后的沼渣沼液进入缓冲池，由固液分离机分离，得到的沼渣进入固体有机复合肥生产间进行有机肥生产。而固液分离机分离得到的沼液进入沼液池，与过滤床AF发酵后的沼液一同进入液体浓缩肥生产车间。

沼液沼渣以就地就近用于农用有机肥为主要使用方向，基本解决大规模畜禽养殖场粪污处理和资源化问题。沼液中有机物及磷酸盐等被截留浓缩，制成***叶面肥，喷洒植物叶片，更容易被植物吸收、转化。沼渣除了含有丰富的氮、磷、钾等大量元素外，还有对作物生长起重要作用的硼、铜、铁、锰、锌等微量元素,尤其是腐殖酸含量很高,可达10%—24%，腐殖酸对土壤改良有重要作用。厌氧发酵后沼液沼渣进入固液分离系统，所得的沼渣，经过选定微生物的发酵、干燥、粉碎、添加制备生物有机肥料。液体浓缩肥方面，针对沼液产量大、处理成本高、储存运输困难等问题，采用超滤系统、多级膜处理技术、纳滤系统对沼液进行浓缩，浓缩液体积大大降低。沼液浓缩后便于储存运输，也便于***有机复合肥的制备。清液可以达到***一级排放标准，亦可用作中水回用于养殖场冲洗用水。以5万头猪养殖场为例，采用该工艺对猪粪进行厌氧发酵，猪粪日产量约17吨，可实现日产沼气5000m3、沼渣10.7吨、沼液812m3;实现日产固体有机复合肥4.88吨(含水率20%);液体浓缩肥20m3，可实现年销售收入约1000万元。

生物质***的未来

谢君***团队基于畜禽粪便合成生物***以及联产固/液体生物肥料的综合策略不仅可以有效解决农村生活环境、能源以及土壤面源污染问题，而且可以为生物***的开发寻找一条新路子，具有多重重要的战略意义。此外，谢君***团队正在努力攻关分布式生物***制备方案，让设备变得更小，效率变得更高，成本变得更低。期望以此让他们的技术和产品能走进广大农村，走进千家万户，让我国生物质能这一巨大的“矿场”的利用率得到大幅度的提升，努力为实现环保事业和循环经济作出贡献。