随着我国经济、社会的高速发展，农村、乡镇、城市的有机废弃物增长迅速，每年约产生60亿吨，已成为水体、空气、土壤的重要污染源。与此同时，大量化石能源消耗导致环境污染加剧、雾霾天气频发，严重影响了社会、经济的可持续发展。

　　利用厌氧发酵技术将有机废弃物转化为生物燃气（沼气）是解决上述问题的有效手段。生物燃气的主要成分是甲烷，据估算，我国每年有机废弃物制备生物燃气的潜力折合天然气约为1200亿立方米，相当于2014年天然气进口量的2倍以上，将是天然气的良好补充。

　　早在20世纪70年代，户用沼气技术就在我国得到推广应用，对缓解农村能源短缺、改善农村环境卫生起到了积极的作用。然而，我国传统生物燃气技术已很难满足生物燃气产业化发展趋势，与国外先进技术相比，在原料预处理、发酵浓度、产品利用方式、工程设计及运行稳定性方面存在较大差距，这长期制约我国生物燃气的产业化发展和国际竞争力的提升。这些差距具体表现在以下四个方面：1）原料适用范围窄。传统生物燃气工程多以单一工业废水、畜禽粪便、作物秸秆等为原料，存在着组分单一、营养失衡、长期运行稳定性差等问题；2）厌氧发酵浓度低。发酵浓度低会导致容积产气率低、沼液排放量大，工程占地面积大、保温能源消耗高等问题，影响厌氧发酵效率；3）产品利用方式粗。传统生物燃气工程的沼气利用方式多为直燃炊事或者低效发电，发酵剩余物多为直接粗放还田利用，能源和养分的循环转化效率低，经济性较差；4）工程运行能力差。传统生物燃气工程的设备参差不齐，各系统单元间未能有效衔接，不仅易造成跑冒滴漏，而且还影响系统稳定运行。

　　针对传统生物燃气技术的不足，中国科学院广州能源研究所依托国家科技支撑“车用生物燃气制备、提质、配送关键技术研究及示范”、中科院重点部署“混合原料生物燃气高效转化与高值利用”等一系列国家科技计划任务，在原料预处理、厌氧发酵工艺与装备、生物燃气净化提质、工艺优化集成等环节进行攻关，建立了生物燃气绿色生产与利用技术体系。

　　在原料预处理方面，重点建立了混合原料配比调控方法，开发了包含近300种混合原料发酵配方的“厌氧沼气发酵参数与配方查询软件”，研制了餐厨垃圾高效水分选装置，从源头提高原料可发酵性，为后续的厌氧发酵制气奠定基础。为实现高效厌氧发酵，针对不同原料分别研发了“混合原料高浓度厌氧发酵”和“易腐有机废弃物厌氧发酵”工艺及相关装备，提高了生物燃气技术的适应性，实现了稳定的高浓度厌氧发酵。

　　在生物燃气净化提质方面，开发了两段式生物脱硫工艺及装置，不仅避免了传统生物脱硫中氧残留的问题，还有效避免了二次污染；搭建并优化了变压吸附法、水洗法、膜法脱碳工艺，为实现生物燃气的高值利用提供了有力支撑。

　　在技术集成方面，以原料预处理、高浓度厌氧发酵、沼气净化提质、热电联供及残余物利用为单元进行优化集成，实现各工艺单元模块的平衡匹配，形成了气热电肥绿色生产技术体系，改变了传统沼气工程各单元工艺不匹配、运行效率低、跑冒滴漏严重的面貌。

　　近年来，广州能源研究所还联合成都生物研究所、杭州能源环境工程有限公司、山东民和生物科技有限公司、广东温氏集团、广西武鸣安宁淀粉有限公司等生物燃气龙头企业探索了多种生物燃气产业模式。

　　山东民和建立了以鸡粪为主要原料的生物燃气示范工程，该工程已不间断稳定运行5年，日产沼气3.5万立方米，日发电7万千瓦时，成为国内单座最大畜禽粪污生物燃气绿色生产及循环利用的典型工程。

　　安宁淀粉建设了车用生物燃气示范工程，该项目利用木薯加工废弃物制备生物燃气，日产生物燃气5万立方米，经净化、提质和压缩后制备车用压缩天然气，产品达到车用压缩天然气标准（GB18047-2000），成为南宁天然气市场的有力补充。

　　通过产学研单位的协同创新和推广示范，这些技术成果已应用于畜禽粪便、农业加工废弃物、轻工业废水废渣、城市生活垃圾等各种有机废弃物为原料的生物燃气工程30座，累计产气超过3亿立方米，工程规模从日产1000立方米至50000立方米，产品利用方式主要为热电肥联产和车用燃气，技术成果获得了2014年度广东省科学技术奖一等奖。

　　近年来，我国生物燃气技术得到了较快的发展，生物燃气前沿研究和工程技术方面整体达到国际并行水平，但在村镇面源污染物收储运、新型能源作物培育、发酵过程预警调控、新型厌氧干发酵、生物燃气纯化、发酵系统余热利用等方面与国外还存在一定的差距。未来还需要针对我国生物燃气产业存在的问题，通过关键技术的创新、集成与示范，在生物燃气生产与产业化模式领域取得实质性突破，提升我国生物燃气产业的技术水平与竞争力。

　　除此以外，在产业标准化方面，需要制定和完善标准规范，重点制定原料收集、运输和存储规范，完善生物燃气制备工艺和设备标准，制定车用生物燃气、管道生物燃气、沼肥标准，建立生物燃气专业化服务规范；在产业化方面，仍急需创新生物燃气产业化模式和金融投资模式，打通生物燃气产业链条，实现上游原料保障、中游高效制气和下游多元产品出售的有机贯通，真正实现生物燃气产业的商业化运行；在政策方面，应从市场引导、政府扶持等多方面进行创新，提供合适的政策指导和经济杠杆调控，创造有利的政策环境和实施氛围。

　　（材料由孙永明博士提供）