讓生物質(zhì)天然氣“有利可圖

　　青島生物質(zhì)天然氣項目并網(wǎng)運營。青島能源所供圖

　　編者按

　　面向國家重大需求、面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場，中國科學院在“十三五”期間專門出資設(shè)立“科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化重點專項”(即“弘光專項”)，優(yōu)先支持中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和院屬科研機構(gòu)“一三五”重大科技成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，力求產(chǎn)出一批經(jīng)濟效益顯著的重大示范轉(zhuǎn)化工程。

　　本報就中國科學院2019年重點支持的“弘光專項”項目，特設(shè)專欄開展系列報道，追蹤項目團隊的成果轉(zhuǎn)化故事。

　　日前，國家發(fā)展改革委、國家能源局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等十部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于促進生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)意見》(以下簡稱《指導(dǎo)意見》)，指出將生物天然氣納入國家能源體系，建立分布式生產(chǎn)消費體系，旨在加快生物天然氣專業(yè)化市場化規(guī)?；l(fā)展。

　　這一消息讓中國科學院青島生物能源與過程研究所(以下簡稱青島能源所)研究員郭榮波滿心歡喜，他帶領(lǐng)團隊自青島能源所建所之初就開始致力于研發(fā)分布式農(nóng)業(yè)生物質(zhì)天然氣項目。如今，這個項目已經(jīng)走過13個年頭，也是青島能源所的重大突破方向之一。

　　郭榮波告訴《中國科學報》：“我們研發(fā)的高濃度發(fā)酵技術(shù)，基本解決了農(nóng)業(yè)秸稈和養(yǎng)殖廢棄物的高效利用問題。未來，我們將針對我國固體生物質(zhì)廢棄物資源化利用需求，重點研究城鎮(zhèn)廚余垃圾的利用技術(shù)?！?/p>

　　瞄準行業(yè)“卡脖子”問題 

　　農(nóng)業(yè)秸稈和畜禽糞便是我國最主要的兩種農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源，是生物能源最普遍的原料。相關(guān)資料顯示，我國農(nóng)業(yè)秸稈資源量9億噸、畜禽糞便18億噸，生物天然氣產(chǎn)能潛力可達2000億立方以上。

　　《指導(dǎo)意見》也提出目標，到2025年，生物天然氣年產(chǎn)量超過100億立方米;到2030年，生物天然氣年產(chǎn)量超過200億立方米，占國內(nèi)天然氣產(chǎn)量一定比重。

　　然而現(xiàn)狀是，全國每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈未得到有效利用，多數(shù)被田間就地焚燒或者簡單還田;規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場每年產(chǎn)生畜禽糞污仍有56%未得到有效利用。

　　郭榮波道出了其中的原因，在我國傳統(tǒng)的以禽畜糞便為主要原料的沼氣工程中，由于禽畜糞便含水率高，通常采用低濃度濕式發(fā)酵技術(shù)，同時缺乏農(nóng)業(yè)秸稈利用工程，造成工程原料單一、運行能耗高、運營效益差等問題，很多已建工程出現(xiàn)運營艱難或者不運行的狀況。

　　造成傳統(tǒng)沼氣工程運營效益差的關(guān)鍵是缺乏高效益的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，這是行業(yè)“卡脖子”問題，也是郭榮波團隊攻關(guān)的方向。

　　多年來，郭榮波團隊通過跟企業(yè)和地方的合作，對我國沼氣工程的現(xiàn)狀有了充分的了解，并認識到提高沼氣工程運營效益的重要性。經(jīng)過研發(fā)，團隊開發(fā)出了高固濃度發(fā)酵技術(shù)，不僅可以解決農(nóng)業(yè)秸稈難降解難利用的難題，還擴展了沼氣工程的原料，使項目更加具有普適性和可推廣性。

　　“高濃度發(fā)酵技術(shù)固含量高，水耗低，從而大幅降低了工程運行的能耗和熱耗，且工程設(shè)備投資顯著降低?！惫鶚s波說，“我們的研發(fā)目標是建設(shè)無補貼可盈利的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，以期在全國范圍內(nèi)進行廣泛推廣?！?/p>

　　科研和產(chǎn)業(yè)化兩手抓 

　　在早期的研發(fā)過程中，郭榮波團隊也遇到了一些困難：“一是項目經(jīng)費不足;二是農(nóng)業(yè)秸稈是纖維素生物質(zhì)，難以降解，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)研發(fā)達不到產(chǎn)業(yè)化水平，且缺乏相關(guān)的配套裝備，核心設(shè)備還需要進口?！?/p>

　　研制配套設(shè)備成了郭榮波團隊早期的一項主要攻關(guān)任務(wù)。目前，團隊基本解決了技術(shù)和裝備問題，項目也進入成果轉(zhuǎn)化和推廣階段。

　　在中科院重大知識產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化項目(弘光專項)、中科院先導(dǎo)專項A、國家科技部重點研發(fā)計劃等項目和課題的支持下，通過青島能源所牽線搭橋，郭榮波團隊已經(jīng)推廣了4處規(guī)?；锾烊粴夤こ蹋謩e是2016年青島平度農(nóng)業(yè)秸稈年產(chǎn)666萬立方米管道天然氣、2017年山東濰坊諸城農(nóng)業(yè)秸稈與雞糞年發(fā)電量1314萬千瓦時沼氣發(fā)電、2018年山東濱州無棣縣農(nóng)業(yè)秸稈和農(nóng)村改廁廢棄物年產(chǎn)500萬立方米車用與居民用天然氣以及2019年黑龍江克東縣農(nóng)業(yè)秸稈與牛糞年產(chǎn)648萬立方米工業(yè)鍋爐天然氣。

　　“通過青島平度、山東濰坊諸城和山東濱州無棣項目，我們不僅實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)秸稈高效發(fā)酵和沼氣提純凈化制天然氣的突破，還結(jié)合自有知識產(chǎn)權(quán)裝備研制，形成了農(nóng)業(yè)秸稈高濃度發(fā)酵整體反應(yīng)器集成技術(shù)體系。”郭榮波介紹道，隨后，團隊在黑龍江省克東縣建成了低能耗高效運行的產(chǎn)業(yè)化示范工程，該項目的建設(shè)將徹底改變我國東北寒冷地區(qū)沼氣工程難以全年穩(wěn)定運行的現(xiàn)狀。

　　隨著項目的應(yīng)用推廣，郭榮波意識到，科研和產(chǎn)業(yè)化推廣是兩種思維，但也有著天然的聯(lián)系，只有雄厚的科研和技術(shù)基礎(chǔ)，才能支撐項目的產(chǎn)業(yè)化推廣;只有了解產(chǎn)業(yè)需求和找到產(chǎn)業(yè)化“卡脖子”問題，才能找到科研工作的著力點。“所以需要將這兩種身份協(xié)調(diào)起來，針對產(chǎn)業(yè)化推廣和技術(shù)的共性核心問題發(fā)力?！?/p>

　　開發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈延伸技術(shù) 

　　當前，我國的沼氣工程存在重補貼、重建設(shè)、輕運營等問題，行業(yè)缺乏市場化機制，導(dǎo)致好的技術(shù)沒有市場化認可途徑，進而造成了我國沼氣工程建設(shè)多、運行少的尷尬局面。對此，郭榮波希望相關(guān)部門能夠通過頂層設(shè)計，優(yōu)化現(xiàn)有政策體系，促進行業(yè)良性發(fā)展。

　　《指導(dǎo)意見》提出，加快生物天然氣工業(yè)化商業(yè)化開發(fā)建設(shè)，包括分布式農(nóng)業(yè)生物質(zhì)天然氣技術(shù)的商業(yè)化運營和推廣。這正是郭榮波團隊努力的方向：“我們希望通過項目推廣，能夠改變我國沼氣工程運行效益差的現(xiàn)狀?！?/p>

　　現(xiàn)階段，郭榮波團隊主要從產(chǎn)業(yè)化需求角度出發(fā)，從技術(shù)和裝備研發(fā)切入，側(cè)重于開發(fā)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)和構(gòu)建研發(fā)平臺，希望建成足以支撐技術(shù)推廣的強有力團隊和平臺?！跋乱徊剑覀儗⑼ㄟ^產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研發(fā)和示范工程的建設(shè)運行，不斷完善產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，形成技術(shù)與裝備一體化市場推廣模式，通過裝備保障技術(shù)的應(yīng)用和運行效益的實現(xiàn)?！?/p>

　　技術(shù)的推廣需要一個商業(yè)模式，郭榮波團隊的思路是：“通過創(chuàng)業(yè)公司推進產(chǎn)業(yè)化成果轉(zhuǎn)化，進而面向社會融資，建設(shè)營銷團隊，與社會投資和商業(yè)運營團隊合作，成立具備現(xiàn)代化管理理念的高技術(shù)公司，面向全國進行項目推廣。

　　“在推廣階段，我們遇到的最大困難可能是資金和吸引優(yōu)良的合作伙伴介入。”郭榮波說，“希望社會資金能認識到我們的技術(shù)優(yōu)勢和項目的發(fā)展?jié)摿?，盡快形成專業(yè)化的項目推廣團隊。屆時，我們將把工作重點轉(zhuǎn)移到產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)上來，進一步針對項目運營需求，開發(fā)新一代的創(chuàng)新技術(shù)并為項目運營提供產(chǎn)業(yè)鏈延伸技術(shù)。”

　　分類后的廚余垃圾非常適用于生產(chǎn)天然氣，市場潛力可達3000億元以上，具有巨大的市場潛力。郭榮波團隊已經(jīng)開展了廚余垃圾無分選固態(tài)發(fā)酵技術(shù)研發(fā)，且取得了非常好的研究結(jié)果。“我們將進一步開展廚余垃圾無分選固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的中試放大和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)，希望經(jīng)過1～2年的時間，實現(xiàn)廚余垃圾無分選處理技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣。”