中国沼气产业发展展望——同济大学生物质能源中心主任朱洪光博士专访...
Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｒｅｐｏｒｔｓ
为促进沼气产业发展，本刊就“从沼气产业看生物质能源产业发展”话题，采访了同济大学生物质能源研究中心主任朱洪光，希望我们的探讨能够吸引更多的人参与讨论，促进我国沼气产业的更快发展。
记者（以下简称“记”）：朱博士你好
，沼气是一种重要的生物质能源利用形式，目前不仅国内或是国际范围内，对生物质能源产业都非常重视。２００６年１０月，在第四届中国农村能源行业协会代表大会中听到你的报告，了解到你在沼气领域取得的成果，了解到同济大学对生物质能源研究领域的重视。因此，我们“农业工程技术——新能源产业专辑”想请你就“从沼气产业看生物质能源产
业发展”话题接受我们的采访。
朱洪光（以下简称“朱”）：很高兴能够受到“农业工程技术——新能源产业专辑”采访，从沼气产业看生物质能源产业的发展。结合当前国内国际发展趋势，同济大学很早就认识到生物质能源研究必然将成为国际和国内一个重要学科发展增长点。我本人对沼气事业也非常爱好，１９９４年大学毕业后就从事农村沼气推广，在实践中认识到发展沼气的
■　本刊记者　张佰明
中国沼气产业发展展望
——同济大学生物质能源中心主任朱洪光博士专访
增加就业机会。（５）安全食品生产促进功能：有机食品、绿食品和无公害食品的生产都要求增加有机肥使用，采用综合病虫害预防，减少化肥和农药的使用。沼气工程一方面提供优质有机肥，同时沼液还有较好的病虫害防治效果。因此，发展沼气事业是促进有机食品、绿食品和无公害食品的重要技术支撑。（６）自然生态保护功能：沼气工程的能源生产可以减少森林等自然植被破坏，根据目前很多地方政府的经验，发展沼气是近年来森林得以恢复的重要因素；其次，沼气工程促进种植业有机肥的使用，使土壤活力得以增强。
　沼气产业化发展思路
记：过去，我国沼气发展主要以社会公益事业为主，由各地能源办负责实施，没有成为重要的产业。你认为在当前市场经济条件下，特别是政府职能转换的背景下，沼气事业能否进行产业化发展？应重点发展哪些方面？
朱：沼气事业作为未来生态建设的重要支撑，其健康发展的关键在于很好地产业化。过去和当前沼气建设很大程度上属于国家公益事业，由国家政府部门主导进行推动，这种方式在短期内对于沼气事业的起步和加速推广具有重要意义。但是，不论任何国家政府，其政策都具有阶段性。沼气事业要长期发展，应其具有产业发展的全部特性。如果沼气事业不能够实现产业化，其未来发展必然会因国家政策的转移而衰退。具体到沼气事业产业化应当朝着哪个方面发展，这是一个非常系统的问题。同济大学在成立生物质能源研究中心时，就在考虑这一问题。经过近几年的研
意义和存在的问题，开启了我在该领域的研究兴趣。２００３年进入同济大学，２００５年在学校支持下成立生物质能源研究中心，我们的研究更进一步深入和系统。因此，愿通过这次对话与贵刊和各位读者共同探讨沼气和生物质能源领域的一些问题。
沼气工程在现代生态建设中的六大功能
记：针对新农村建设，沼气工程建设被提到非常重要的地位，按照规划，十一五期间中央每年投资２５亿元推动建设。综合民间和企业投资因素，我国每年投入到沼气产业的资金预计可以达到近百亿元。请问沼气究竟有那些功能，为什么受到国家如此重视？
朱：我们不能单纯从农村能源需求来看待这个问题。沼气工程之所以受到如此重视，是因其诸多功能优势已经使其成为现代生态建设的重要技术支撑之一。沼气工程的功能可以体现在以下六个方面：（１）
能源功能：利用厌氧微生物的代谢作用，沼气工程在无氧条件下把有机质转化为沼气和水。沼气是一种清洁高效的优质能源，其能量效率稍低于天然
气，其主要成分是ＣＨ４，只是ＣＯ２浓度较高，如果
加以纯化，和天然气相同。（２）环境治理功能：沼气工程能够把低密度有机物转化为气体直接释放，能使低密度有机污染物得到治理。沼气工程已经成为高浓度有机废水治理最经济和最有效的途径，如养殖业、食品加工等行业的排放废水治理均可利用沼气工程。（３）卫生功能：沼气工程能够在厌氧条件下杀死粪便和垃圾中的有害微生物、寄生虫卵中根据研究，灭活率都在９０％以上。同时，沼气发酵后，粪便和垃圾的形态也得以改善，体积和重量减少，因此是非常好的卫生处理手段。联合国在发展中国家大力推广沼气事业，其中解决发展中国家落后地区的卫生问题，促进健康是其重要目标之一。（４）循环经济枢纽功能：在农业上，沼气工程的循环经济功能可以体现为沼气工程的积肥作用，使营养物质在
农业生产体系中获得循环，提高农业的综合生产效
益；在工业上，沼气工程的循环经济功能可以体现为废物能源转化和副产品生成，使工业经济内部原料在厂内得到循环利用，延长了产业链，增加效益，
究和实践，我们认为沼气产业化应当包括三个方面：（１）沼气设备的产业化，这是目前沼气建设面临的较大难题。沼气装备产业化，使沼气技术产业化推广成为可能，并且可以增强国际市场占有率。沼气设备的产业化要求设备从生产、运输到安装都需标准化，便捷化，这样就从根本上解决产品质量不能统一的问题。此外，沼气设备产业化后，为适应市场竞争，生产和销售部门必然会建立相应的售后服务体系，这样已建沼气工程的稳定运行就可以得到保障，从而克服目前“一年建池，三年荒废”的局面。由于受市场前景的吸引，西方国家已经开始注重沼气工程建设和研究中的装备研究。如德国政府设立专项基金向全国招标，从事电厂建设和船舶制造的Ｂｏｒｓｉｇ公司凭借其设备制造、工艺控制的技术优势，获得资助，专门成立了沼气工程部门。因此，我们也必须加大该领域的科研和政策帮扶力度。
（２）以沼气发酵为依托的产业链。目前沼气工程的推广侧重于单纯的沼气发酵，这样就造成沼气工程的效益非常低。发展以沼气发酵为依托的产业链进行多产业的组合，充分发挥各产业的优势，进行互补，就能够实现沼气工程的效益最大化。以沼气发酵为依托的产业链可以从两个方面考虑。一方面，以原料和残渣为主线的产业链，该产业链可以从沼气发酵原料的预利用、沼气发酵和沼气发酵残渣的后续
利用三方面开发。例如，有机固体废弃物在沼气发酵前可以先进行食用菌培养等，沼气发酵后的残渣也可以继续进行利用，例如生产有机肥、生产建筑材料、生产饲料等；我们中心就在进行秸秆产沼气和造纸联合的工艺研究，目前已经形成初步成果，正准备专利的申报和成果的转化。该技术的成熟不仅能够促进我国沼气事业的推广，也必将对我国的造纸行业，农村秸秆利用产生重要影响。另一方面，以沼气的后续利用为主线的产业链，过去沼气工程产生的沼气利用主要集中在生产者内部，并且主要用于燃料。由于沼气产生的波动和生产者自身用能的限制，多数沼气工程未能够很好利用，甚至许多沼气工程产生的沼气直接排放或空烧掉。这不仅造成资源浪费，同时污染环境。更糟糕的是由于沼气未能利用，沼气工程的效益不仅没有发挥，而且要花费资金和人员用于维护，加重了生产者负担，生产者的积极性受到影响。
（３）沼气工程的规模化。沼气产业化的一个非常重要的途径是沼气工程的规模化。中国的沼气生产要形成产业，就必须从现在主要局限于农村和农户的发展模式，逐步向规模化生产转变。目前我国农村推广的沼气池多为８ｍ３水压式沼气池，只能粗放管理，运行非常不稳定，效益相对较低。而大中型号沼气工程则具有规模化、等级化的特点，可以专人管理，综合利用，效益较高，值得大力发展。
户用沼气发展的历史阶段
记：听了你对沼气产业化发展的必要性和发展方面的介绍，确实使我们对沼气产业化发展趋势的认识更
加深入。不管怎么说，我国自从建国以来都非常重视农村户用沼气的建设，特别是目前国家的沼气国债支撑项目也是针对户用型沼气池的建设。你能否从我国户用沼气发展的历程方面，再谈谈我国户用型沼气池发展的命运和前途。
朱：中国户用沼气池的建设发展可以包括６个阶段：第一阶段是上个世纪３０年代初，广州人罗国瑞开始在中国推广“天然瓦斯库”，即沼气池。这是中国沼气事业的开端，后来因战争原因中断。第二阶段为建国后的１９５８年，从武汉开始进而引发全国性运动，这是新中国沼气事业的开始。第三阶段是上个世纪７０年代，从四川、江苏及河南等农村掀起进而波及全国。第四阶段是上个世纪８０年代，全国沼气进入理性发展期，东部发达地区获得了快速发展。第五阶段进入地区消长期，东部地区，如上海、江苏、浙江等过去沼气发展成熟的地区，都处于衰退阶段，中西部地区仍旧缓慢增长。第六阶段，也就是当前阶段，为快速增长期，主要集中在中西部地区。这个阶段，沼气池建设非常快速，这主要得益于国家的投资。据统计，十五期间中央财政共投入２５亿元用于户用沼气发展，十一五期间更是追加到每年３５亿。
不管怎么说，目前这种建立在国家支持基础上
的户用沼气快速增长，存在很大隐患。首先，目前推广的户用沼气池和第四阶段东部地区推广的技术完全相同，那么随着全国新农村建设的推进，中西部农村经济形式好转，目前建设的沼气池也将面临上世纪９０年代东部地区沼气池的命运。这在我们的调查中已经显现，有些沼气池甚至仅建一年，就停止使用。其次，目前的推广属国家主导，而非产业化市场主导，只是国家提供了足够的资金支持。这造成一些地区的非理性发展，造成盲目建池、质量差等问题。最后，分散建设与当前的农村产业化方向不符，因为这不利于集中农村资源进行产业化发展。
沼气产业规模化发展模式
记：既然沼气工程规模化产业化发展是主导趋势，那么未来的规模化沼气产业要注意哪些问题？是否规模越大越好？会有哪些发展模式？
朱：虽说沼气工程规模化产业化发展是主导趋势，但是其发展也必须坚持“因地制宜、坚持质量、建管并重、综合利用、讲求实效、积极稳步发展”的建设方针，而不是一味的贪大求洋。这是因为：第一，规模化沼气池的建设不是单纯户用型沼气池的体积扩大，这涉及到诸多技术。而短期内全国范围大幅度建设几乎是不可能的，因为不论在设计技术人员、建设技术人员或管理技术人员，在短期内都不可能完全到位，必须经过一段时间的系统培训和积累。第二，规模化沼气工程的发展必须与产业链的综合发展相结合，否则工程根本无法维持。因为规模化发展必然产生专业管理人员和管理费用，如果单纯进行规模化
沼气生产为居民供气，就必须靠从分散的农民手中收取维持费用。这已经被证明是难以实现的，因为与农户谈判代价高昂，不可操作。第三，一味的大规模，也面临不经济的问题。其根本问题是原料的收集和运输会产生相当大的成本，因为用于生产沼气的
农业废弃物非常分散，
而且堆放密度非常小，
运输效益低。特别是我
国大多数农业生产单元
为单个农户，规模非常
小，收集成本也高。因此，如果超过一定的运输半径，规模化沼气工程可能会非常不经济。
结合我国当前实际，我认为目前进行规模化沼气工程建设分三个层面：第一是分散户联网和物业化集中服务式。这种模式主要应用在沼气推广已经成熟的地区。利用现有沼气池资源，实行沼气管道联网，这样可以使沼气供给的调节能力增强，沼气的供给更加稳定。同时，物业化和集中化的管理服务，不仅可以实现所有沼气池的稳定运行，而且可以进行沼渣和沼液的集中利用。其难题是用户之间的利益调节困
难，其次费用的来源和管理也会面临问题。第二是集散式模式，该模式以自然聚居或行政村为基本单位进行小规模集中沼气发酵集中供气，然后以相对大的地区为基础进行集约化的联合产业经营。这种模式应当是未来发展的主要模式，因为这一方面解决技术管理问题，另一方面避免过大运输半径造成的不经济性。该模式可以催生农村新型产业，吸纳社会资金，解决农村就业。我们正在江西宜春进行该模式的探索，目前存在的问题是如何与农民进行沼气与秸秆交易的问题。第三是大集中模式，这种模式适合于具有大规模有机废弃物资源的产业部门，如大型养殖场、大型农场、城市垃圾处理中心等。
沼气生物质能源的优势与不足
记：沼气工程确实是一项非常重要的生态经济支撑技术。你认为沼气工程作为生物质能源利用的技术途径与其他技术途径相比有何特点？
朱：沼气生物质能源转换概括起来有以下几个特点：（１）发酵过程要求绝对厌氧；（２）自身代谢消耗很少能量和营养；（３）微生物增殖较慢；（４）沼气很容易从水中挥发出来，并易于收集；（５）在外界营养不足时可以大幅度降低内源代谢强度，使其在饥饿状态下可以长期存活，而且一旦得到营养能够迅速恢复活性的能力。（６）沼气微生物对温度和ｐＨ
变化敏感。
沼气工程特点，使其相对于其他生物能源转换具
有如下优势：（１）由于沼气非常容易从水中挥发出
来，并加以收集，沼气工程能够转化低密度有机物为气体直接释放，使其成为低密度生物质资源（有机污染物）开发利用的抓手。（２）由于沼气非常容易从水中挥发出来，不需要外加能量蒸馏提取，消耗能量小，而且不产生底物抑制，有机物分解彻底，可以达到８０～９０％。（３）由于微生物耐受长期饥饿后能够迅速复活能力，沼气工程使利用像酒厂、糖厂等季节废水中的生物质能源成为可能，对于季节性能源使用波动大的设施（如农业温室）灵活调节成为可能。（４）由于沼气微生物自身代谢消耗很少能
量和营养，以及底物转换效率的高效性，使沼气工程能源转换效率远远高于其他生物质能源转换方式。
但是沼气工程也有其不利的方面：（１）发酵过程要求绝对厌氧，以及产物是气体，对工程设施的气密性要求非常高。（２）对温度和ｐＨ要求敏感，造成发酵过程管理复杂，对操作人员的技术要求高。（３）发酵微生物增殖较慢　，一方面造成沼气工程启动时间较长，一般需要８～１２周时间，另一方面，如果反应器不能很好截留菌体，反应微生物会流失，造成反应器内微生物浓度较低，反应效率低下。不过这些不利因素都可以通过专业技术得以改进。
以基地示范效应促进沼气产业发展
记：听说你们还在江西省宜春市建立了合作示范基地，你能否介绍一下示范基地建设在沼气产业化中的意义以及你们在宜春基地的工作情况？
朱：实践证明，在农业技术推广中，示范效应非常重要。沼气产业化过程中，示范基地的建设也非常重要。示范基地建设有三个方面的功能：第一是技术示范功能，很多原理性或专业讲解，很难让人真正理解、领会和接受。但是如果进行实际展示，农民能够非常直观地了解和接受一项实用的新技术。第二是技术熟化过程。大部分技术在试验开发完成后应当进行一定规模的扩大中试，这样有利于进一步完善和熟化技术，示范基地的建设就可以起到这样的作用。第三是人才培养功能。农村专业技术人员的缺乏，是造成许多农业技术不能很好推广或不能长期坚持的重要原因。通过示范基地的建设和运行，可以有目标有组织地培养大批专业技术人才，保证技术的后续推广。
我们中心自建立时就非常重视示范基地的建设。２００５年我们学校同江西宜春签订校市合作，我们就和当地农业局签订了沼气技术示范基地建设的协议。在宜春最初的工作是示范我们中心开发的柔性膜结构沼气发酵和储气设备，经过两年的推广，地方技术人员和用户提出了大量的改进意见，促进了中心产品的成熟。２００６年开始，我们开始进行规模化养殖场的粪便和冲栏废水高效沼气工程建设示范，目前已经建成两套装置，并示范了两种不同模式，为当地养殖业污染治理和产业升级注入了活力。２００
７年，我们又与市农业局开展集散式沼气集中供气和产业化进行模式探索，目前仍在开展之中，如果成功，将会为我国未来沼气产业发展提供很好的案例。
记：非常感谢，通过以上交流，我们从沼气产业
生物能源出发，探讨了生物质能源产业发展的一些问题。我们也希望这些探讨将会在一定程度上吸引更多人参与到这个领域中，为我国沼气产业的健康发展献计献策。　

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