幾十年前，農(nóng)民最擔(dān)心的是家里沒(méi)柴火，因此，在農(nóng)村由秸稈堆成的柴火垛成為農(nóng)戶(hù)財(cái)富的象征。隨著新農(nóng)村改革，現(xiàn)代化廚房已走進(jìn)很多農(nóng)戶(hù)家中，這些柴火垛也在慢慢淡出農(nóng)戶(hù)生活。

近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“青島能源所”）通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究到小試、中試的放大，正在將這些逐漸淪為農(nóng)村“垃圾”的柴火垛變廢為寶。

青島能源所研究員郭榮波向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹：“在吉林省白城市，我們建成了一座秸稈生物燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)化示范基地，投產(chǎn)后秸稈產(chǎn)生物天然氣率將達(dá)到200立方米/噸以上。”這里的生物天然氣是沼氣提純后的產(chǎn)品。

挖掘暗藏能源

我國(guó)每年可產(chǎn)生農(nóng)作物秸稈7億噸左右，除少量用于造紙、飼料或飼料原料以及還田外，大多數(shù)秸稈沒(méi)有獲得有效利用。從事秸稈制沼氣研究的隊(duì)伍很多，但往往徘徊在實(shí)驗(yàn)室階段。

“秸稈來(lái)源于農(nóng)業(yè)，應(yīng)該反哺農(nóng)業(yè)。”郭榮波總結(jié)發(fā)現(xiàn)，限制相關(guān)工程推廣的主要原因有兩個(gè)：一是秸稈發(fā)酵制沼氣的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)和工程工藝不夠成熟；二是現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)秸稈收集難的問(wèn)題。

江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所助理研究員杜靜并不完全認(rèn)同這兩點(diǎn)，因?yàn)樵诤芏噢r(nóng)業(yè)機(jī)械化程度較發(fā)達(dá)的地區(qū)，收集秸稈不是件難事，推廣也是從這些地區(qū)開(kāi)始。

杜靜對(duì)郭榮波的觀(guān)點(diǎn)也有贊同的一面，他向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者表示：“技術(shù)難題阻礙了秸稈制沼氣相關(guān)研究進(jìn)展的突破，已成為該項(xiàng)目從實(shí)驗(yàn)室邁向市場(chǎng)的最大障礙。”

“理論上，秸稈具有很高的產(chǎn)氣潛力，但由于秸稈的主要成分是木質(zhì)纖維素，降解困難，國(guó)內(nèi)在秸稈發(fā)酵菌劑與發(fā)酵工藝研發(fā)方面一直沒(méi)有獲得突破。”郭榮波介紹。

多年來(lái)，有種錯(cuò)誤理解，認(rèn)為秸稈產(chǎn)氣率較低。“如何獲得可快速降解秸稈的高效微生物群落，這是秸稈制沼氣技術(shù)的最大難點(diǎn)。”郭榮波說(shuō)，“這就需要開(kāi)發(fā)秸稈厭氧發(fā)酵微生物菌種馴化技術(shù)。”

為此，青島能源所由郭榮波、許曉暉、羅生軍、楊智滿(mǎn)、邱艷玲、師曉爽和袁憲組成課題小組，就秸稈產(chǎn)沼氣進(jìn)行集中攻關(guān)。

從實(shí)驗(yàn)室到示范工程

課題組助研許曉暉從2008年開(kāi)始秸稈發(fā)酵制沼氣研究，小試實(shí)驗(yàn)取得了驚喜成果后，研究團(tuán)隊(duì)從2009年開(kāi)始，在當(dāng)年資金非常緊張的情況下，開(kāi)展了小型中試放大研發(fā)。

通過(guò)近半年的努力，許曉暉帶領(lǐng)的研究小組掌握了在放大條件下，秸稈發(fā)酵菌劑的馴化技術(shù)，并開(kāi)發(fā)出高溫厭氧發(fā)酵工藝，使秸稈產(chǎn)沼氣率達(dá)到400立方米/噸以上，秸稈產(chǎn)氣量幾乎是國(guó)內(nèi)其他相關(guān)研究的兩倍。

基于小試和中試的研發(fā)成果，從2010年起，由郭榮波牽頭的課題組開(kāi)始進(jìn)行秸稈生物天然氣的產(chǎn)業(yè)化工藝放大示范研發(fā)，于2011年底建成了發(fā)酵規(guī)模500立方米的秸稈生物天然氣產(chǎn)業(yè)化示范工程，日處理秸稈1～2噸，日產(chǎn)生物天然氣300立方米。

2012年，課題組在工程放大水平上驗(yàn)證了秸稈發(fā)酵工藝的可行性，并自主研制出沼氣提純凈化制備天然氣的全套裝備，生產(chǎn)的生物天然氣產(chǎn)品完全達(dá)到國(guó)家石化天然氣各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

“隨著示范工程的成功運(yùn)行，這意味著我們突破了秸稈制生物天然氣的技術(shù)瓶頸。”郭榮波表示，“項(xiàng)目現(xiàn)正處于產(chǎn)業(yè)化推廣前的核心工程與技術(shù)突破階段，通過(guò)工程放大研發(fā)和裝備研制，可開(kāi)發(fā)出秸稈生物天然氣商業(yè)化工程的技術(shù)與裝備系統(tǒng)，從而推動(dòng)這一技術(shù)的快速推廣。”

“牽手”在白城

青島能源所“一三五”規(guī)劃的“三個(gè)重大突破”和“五個(gè)重點(diǎn)培育方向”里，分布著8個(gè)具體項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目都對(duì)應(yīng)著一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的工程。郭榮波承擔(dān)的“秸稈基百萬(wàn)立方生物燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)化系統(tǒng)”項(xiàng)目因?yàn)檫M(jìn)展順利，也被列為青島能源所三大突破之首。

青島能源所非常重視該項(xiàng)目的研發(fā)和市場(chǎng)推廣，所長(zhǎng)劉會(huì)洲、書(shū)記隋紅建、副所長(zhǎng)彭輝和呂雪峰，經(jīng)常前往位于青島平度市的秸稈生物天然氣產(chǎn)業(yè)化中試基地調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)辦公，并積極推動(dòng)和組織針對(duì)該項(xiàng)目的企業(yè)對(duì)接交流以及專(zhuān)家研討，努力整合所內(nèi)資源、協(xié)調(diào)攻關(guān)。

目前，青島能源所與吉林白城佳祥新能源公司的合作，建成了我國(guó)東北寒冷地區(qū)第一個(gè)秸稈濕式高濃度厭氧發(fā)酵制沼氣的產(chǎn)業(yè)化示范工程。項(xiàng)目建設(shè)期間，彭輝會(huì)同中科院長(zhǎng)春分院副院長(zhǎng)李冰，帶領(lǐng)項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)到白城現(xiàn)場(chǎng)考察，并與當(dāng)?shù)卣M(jìn)行交流。

白城是國(guó)家級(jí)大型商品糧基地市，秸稈資源豐富，郭榮波認(rèn)為，在該地區(qū)建設(shè)規(guī)�；斩捳託夤こ�，可為全國(guó)秸稈沼氣工程的推廣提供示范和技術(shù)支撐。

產(chǎn)品道路已鋪通

在東北地區(qū)，冬季溫度有時(shí)低至-30℃至-40℃，在秸稈發(fā)酵過(guò)程中需要維持一定的溫度，會(huì)不會(huì)因?yàn)楦吆哪苁钩杀九c收益不對(duì)等？杜靜也提出自己的質(zhì)疑。

郭榮波表示，寒冷地區(qū)的秸稈發(fā)酵制沼氣的確對(duì)工程的要求很高，不僅需要解決沼氣工程的工藝問(wèn)題，防止管路、罐體以及泵閥在冬季運(yùn)行過(guò)程中的結(jié)冰凍裂，而且要求沼氣發(fā)酵效率高、工程熱耗低。

他說(shuō)：“示范工程采取了有效的節(jié)能降耗措施，這對(duì)避免我國(guó)寒冷地區(qū)沼氣工程能耗高、冬季產(chǎn)氣低等問(wèn)題具有重要的示范意義。”這也是該項(xiàng)目選擇在東北率先試運(yùn)行的一個(gè)主要原因。

示范工程于2012年年底竣工，但因?yàn)闁|北大雪影響了秸稈收集，這讓合作方異常著急。吉林白城佳祥新能源公司總經(jīng)理于立軍告訴記者：“我們現(xiàn)在就等秸稈到位，趕緊開(kāi)工。”

于立軍介紹，目前已經(jīng)與華潤(rùn)公司完成簽約，所產(chǎn)的生物天然氣10％作為民用，90％將直接出售給華潤(rùn)。該項(xiàng)目一方面與白城建設(shè)氣化城市的管網(wǎng)大工程相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了沼氣銷(xiāo)路暢通；另一方面，沼渣將與白城改造中低產(chǎn)田和生產(chǎn)無(wú)公害、有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)沼渣銷(xiāo)路暢通。

于立軍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)的加入，破解了沼氣工業(yè)化產(chǎn)品的銷(xiāo)售瓶頸，隨著項(xiàng)目的正式運(yùn)行，也將解開(kāi)杜靜心里的疑慮。

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