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让生物质天然气“有利可图”

2020年03月31日 12:36来源:未知手机版

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面向国家重大需求、面向国民经济主战场,中国科学院在 十三五 期间专门出资设立 科技成果转移转化重点专项 (即 弘光专项 ),优先支持中科院战略性先导科技专项和院属科研机构 一三五 重大科技成果的转移转化,力求产出一批经济效益显著的重大示范转化工程。

本报就中国科学院2019年重点支持的 弘光专项 项目,特设专栏开展系列报道,追踪项目团队的成果转化故事。

日前,国家发展改革委、国家能源局、农业农村部等十部委联合印发了《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》(以下简称《指导意见》),指出将生物天然气纳入国家能源体系,建立分布式生产消费体系,旨在加快生物天然气专业化市场化规模化发展。

这一消息让中国科学院青岛生物能源与过程研究所(以下简称青岛能源所)研究员郭荣波满心欢喜,他带领团队自青岛能源所建所之初就开始致力于研发分布式农业生物质天然气项目。如今,这个项目已经走过13个年头,也是青岛能源所的重大突破方向之一。

郭荣波告诉《中国科学报》: 我们研发的高浓度发酵技术,基本解决了农业秸秆和养殖废弃物的高效利用问题。未来,我们将针对我国固体生物质废弃物资源化利用需求,重点研究城镇厨余垃圾的利用技术。

瞄准行业 卡脖子 问题

农业秸秆和畜禽粪便是我国最主要的两种农业生物质资源,是生物能源最普遍的原料。相关资料显示,我国农业秸秆资源量9亿吨、畜禽粪便18亿吨,生物天然气产能潜力可达2000亿立方以上。

《指导意见》也提出目标,到2025年,生物天然气年产量超过100亿立方米;到2030年,生物天然气年产量超过200亿立方米,占国内天然气产量一定比重。

然而现状是,全国每年产生的农作物秸秆未得到有效利用,多数被田间就地焚烧或者简单还田;规模化畜禽养殖场每年产生畜禽粪污仍有56%未得到有效利用。

郭荣波道出了其中的原因,在我国传统的以禽畜粪便为主要原料的沼气工程中,由于禽畜粪便含水率高,通常采用低浓度湿式发酵技术,同时缺乏农业秸秆利用工程,造成工程原料单一、运行能耗高、运营效益差等问题,很多已建工程出现运营艰难或者不运行的状况。

造成传统沼气工程运营效益差的关键是缺乏高效益的产业化技术,这是行业 卡脖子 问题,也是郭荣波团队攻关的方向。

多年来,郭荣波团队通过跟企业和地方的合作,对我国沼气工程的现状有了充分的了解,并认识到提高沼气工程运营效益的重要性。经过研发,团队开发出了高固浓度发酵技术,不仅可以解决农业秸秆难降解难利用的难题,还扩展了沼气工程的原料,使项目更加具有普适性和可推广性。

高浓度发酵技术固含量高,水耗低,从而大幅降低了工程运行的能耗和热耗,且工程设备投资显著降低。 郭荣波说, 我们的研发目标是建设无补贴可盈利的产业化技术,以期在全国范围内进行广泛推广。

科研和产业化两手抓

在早期的研发过程中,郭荣波团队也遇到了一些困难: 一是项目经费不足;二是农业秸秆是纤维素生物质,难以降解,国内相关技术研发达不到产业化水平,且缺乏相关的配套装备,核心设备还需要进口。

研制配套设备成了郭荣波团队早期的一项主要攻关任务。目前,团队基本解决了技术和装备问题,项目也进入成果转化和推广阶段。

在中科院重大知识产权转移转化项目(弘光专项)、中科院先导专项A、国家科技部重点研发计划等项目和课题的支持下,通过青岛能源所牵线搭桥,郭荣波团队已经推广了4处规模化生物天然气工程,分别是2016年青岛平度农业秸秆年产666万立方米管道天然气、2017年山东潍坊诸城农业秸秆与鸡粪年发电量1314万千瓦时沼气发电、2018年山东滨州无棣县农业秸秆和农村改厕废弃物年产500万立方米车用与居民用天然气以及2019年黑龙江克东县农业秸秆与牛粪年产648万立方米工业锅炉天然气。

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