在安徽省蚌埠市,由萬豪能源設備有限責任公司投資建設的全國首座生物甲烷液化及碳捕集項目,正在將秸稈、畜禽糞污等有機廢棄物轉化為沼氣,經提純后生產液化生物天然氣等清潔能源,將沼渣制作成有機肥料,用于還田替代化肥實現循環農業。這樣的場景,是我國生物天然氣產業發展的縮影。作為“雙碳”目標下的戰略性產業,生物天然氣正在從傳統的農村沼氣工程向現代化綠色能源體系轉型,其背后既有政策與技術的雙重推力,也面臨產業化進程中的現實挑戰。
近年來,隨著全球能源結構向綠色低碳轉型,生物天然氣作為一種重要的可再生能源,逐漸成為能源領域的熱點。在“雙碳”目標的推動下,生物天然氣產業迎來了前所未有的發展機遇。去年一年,在農業農村部科學技術司和農業生態與資源保護總站的指導下,中國沼氣學會、中國農村能源行業協會聚焦生物天然氣產業發展,舉辦系列產業交流對接活動,來自企業、科研院所和行業管理部門的專家代表齊聚一堂,共同探討生物天然氣的技術創新、政策激勵、工程實踐等議題,旨在推動生物天然氣及相關產業全面發展。
轉型升級
從沼氣到生物天然氣的跨越
生物天然氣是以農作物秸稈、畜禽糞污、餐廚垃圾、農副產品加工廢水等各類城鄉有機廢棄物為原料,經厭氧發酵和凈化提純產生的綠色低碳清潔可再生的天然氣,主要由沼氣提純凈化而來,是沼氣高值化利用的重要方向。
很長一段時間以來,農村沼氣作為重要民生工程,在改善我國農村生產生活條件、促進農業綠色轉型發展、推進農業農村節能減排以及保護生態環境等方面發揮了重要作用。我國農村沼氣發展已走過半個世紀,經歷了五個發展階段,即20世紀80年代前的初始發展階段,20世紀80年代到2000年的技術成熟階段,2001年到2006年的快速發展階段,2007年到2014年的建管并重階段,2015年至今是轉型升級階段。
在轉型升級階段,我國農村沼氣正向生物天然氣方向發展。目前,全國以農業廢棄物為主要原料的生物天然氣工程66處,總池容量超156萬立方米,年產生物天然氣達1.25億立方米。沼氣工程的功能由過去能源生產利用為主,逐步向能源、環保、生態綜合功能拓展,發酵原料范圍也逐漸從秸稈、糞污擴展至餐廚垃圾、農產品加工廢棄物、廁所糞污等城鄉有機廢棄物。
在中國農業大學段娜教授看來,這種轉變不僅減少了二氧化碳和甲烷排放,更通過生物天然氣多途徑替代散煤和薪柴等低品質傳統能源消費,實現城鄉廢棄物無害化、資源化、高值化利用,以有機肥替代化肥施用,減少污染,改善土壤肥力,重構了農業生態循環鏈條。
應用突圍
從燃料向高附加值產業鏈延伸
與液化天然氣性質相同,但來源于生物質原料的液化生物天然氣,已被瞄準用于國際航運市場——當前全球船舶燃料中,柴油等常規化石燃料仍是主要燃料,面對逐步攀升的碳成本,碳排放明顯低于常規天然氣的生物天然氣,有望成為國際航運業“脫碳”的關鍵選項。
據國際能源署(IEA)預測,到2028年,全球生物燃料的總需求將達到約2000億升。數據顯示,2060年我國生物天然氣技術潛力大于1800億立方米,但2023年產量僅5億立方米,市場增長空間巨大。
行業的潛力吸引了多方力量入局。如中石化綠氣新能源公司去年完成國內首單“互聯互通、氣證合一”交易,將生物天然氣與常規燃氣管網無縫對接,同時捆綁綠色證書交易,為行業市場化探索破題。根據《關于促進生物天然氣產業化發展的指導意見》,到2030年我國生物天然氣產量目標超過200億立方米,發展藍圖已清晰鋪開。
“生物能源具有零碳排放、可再生、可持續等優點,是應對全球氣候變化和能源危機的重要手段。”東北農業大學孫勇教授指出,生物天然氣正通過技術創新向綠氫、綠色甲醇等高附加值領域延伸。例如,通過風光互補發電與生物質氣化結合,可大幅降低甲醇生產的碳足跡;利用厭氧發酵產物合成綠色甲醇與肥料,能實現能源與農業生產的循環;通過纖維素乙醇生物煉制模式,將玉米秸稈等制成用于燃料和化工的乙醇產品;聯產生物質炭、熱、氣、肥,提升終端產品價值等。
生物天然氣的跨界效應愈加明顯。在甘肅、遼寧等地,生物天然氣不僅是能源產品,更為城鄉有機廢棄物治理提供了解決方案。甘肅省張掖市高臺縣,一座日產2萬方生物天然氣及有機肥的生態循環利用項目正在運行,農作物秸稈、畜禽糞污、尾菜、農產品加工殘渣等廢棄物,通過厭氧發酵產生生物天然氣,并同時生產高品質有機肥、沼液肥和育苗基質,構建了從廢棄物收儲到有機種植的循環經濟全產業鏈。遼寧省沈陽市,善達生物質科技有限公司采用“干式厭氧發酵+高效好氧堆肥”工藝,年處理畜禽糞污35萬噸,年產生物天然氣700萬立方米,每年減排二氧化碳4.6萬噸,為汽車、輪胎等行業供給生物天然氣的同時,向周邊水稻、玉米等種植區域提供沼肥等產品。此外,一些企業還嘗試用生物天然氣制取碳納米材料等,進一步拓展產業鏈邊界。
攻堅時刻
行業面臨技術、成本等多重挑戰
生物天然氣作為可再生能源,可以有效替代化石能源,減少碳排放,對實現“雙碳”目標具有重要意義。業內專家普遍認為,當前,我國生物天然氣面臨難得的機遇。
從國內看,我國是農業大國,畜禽糞便、秸稈等產生量大,生物質資源豐富。隨著能源消耗總量和強度雙控向碳排放總量和強度雙控全面轉型,未來我國對可再生能源的需求量越來越大。從國際看,在全球共同應對氣候變化的背景下,國際船運等行業面臨綠色轉型,對低碳零碳綠色燃料的需求持續增長。
盡管前景廣闊,行業仍面臨現實瓶頸。孫勇直言,生物能源作為經濟新動力,發展面臨多重挑戰,技術裝備亟須突破、經濟性有待提高、標準與認證體系不完善等,都是制約行業發展的關鍵因素。
為促進生物能源產業的持續健康發展,孫勇建議,要推動生物能源行業基礎性、戰略性、前沿性并重。技術層面,加大研發投入力度,大力推進項目試點,加強國際合作交流;產業層面,加強電力、農業農村、林業等部門合作,通力發展產業,促進材料供應、生產加工、下游消納等上下游產業鏈緊密合作;標準方面,對標歐盟等準則和規范,建立完善認證標準體系,同時完善碳交易市場、碳配額管理等制度;政策層面,給予稅收優惠、補貼和貸款擔保等政策,降低企業初期投入成本,促進生物天然氣與其他燃料公平競爭。
眼下,破局路徑逐漸清晰。今年1月1日起,我國首部能源領域法律《中華人民共和國能源法》施行,鼓勵因地制宜合理開發利用生物質能,生物天然氣納入鼓勵范疇,迎來“高光時刻”。
生物天然氣的崛起不僅是能源結構的變革,更是一場關于循環經濟與低碳未來的實驗。它既需要政策與技術的持續輸血,也考驗著市場對綠色價值的認知。隨著“雙碳”目標的迫近,這條“變廢為寶”的產業鏈,或將重塑中國能源版圖的綠色底色。
責任編輯: 李穎