面向這一國家目標，同濟大學生物質(zhì)能源研究中心主任朱洪光教授帶領團隊，實現(xiàn)了生物天然氣大規(guī)模工業(yè)化制備的技術突破。近日，采用這套技術的“站田式”工廠開始在安徽推廣。朱洪光和上海碳中和技術創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長尹邦奇認為，生物天然氣工廠可助力上海打造“航運綠色燃料基地”，有望成為國際航運中心和科創(chuàng)中心建設的新亮點。

      制備生物天然氣實現(xiàn)技術突破

　　生物天然氣是以農(nóng)作物秸稈、畜禽糞污、餐廚垃圾、農(nóng)副產(chǎn)品加工廢水等各類城鄉(xiāng)有機廢棄物為原料，經(jīng)厭氧發(fā)酵和凈化提純產(chǎn)生的綠色、低碳、可再生的天然氣。在厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼渣沼液也有價值，可用于生產(chǎn)有機肥。

　　“我們以前把生物天然氣叫作沼氣?！币钇嬲f，“沼氣制備早就有了，聯(lián)合國也推廣過，但一直沒有實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。”究其原因，主要有兩個難題：一是制備生物天然氣的原料很分散，能源密度低，導致收集和運輸困難；二是沼氣具有潮汐性缺點，冬天無法在自然條件下發(fā)酵，給產(chǎn)業(yè)化帶來了障礙。

　　針對這些難題，朱洪光教授開展了深入研究?！拔以谀洗笞x博士時就做這方面研究，與農(nóng)業(yè)廢棄物打了20多年交道?！敝旌楣飧嬖V記者。在上海市科委、市農(nóng)委的支持下，他帶領團隊在崇明開展技術創(chuàng)新試點工程，實現(xiàn)了一系列突破。

　　在多源有機廢棄物混合高產(chǎn)發(fā)酵技術方面，他們培育出新的工程菌種，發(fā)明了高產(chǎn)生物天然氣的生物催化劑，并通過流體力學、傳熱學、微生物學等多學科交叉研究，為制造大型厭氧發(fā)酵罐奠定了理論基礎。針對冬天無法發(fā)酵這一難點，科研團隊利用土壤深層地熱，在能耗很低的條件下將發(fā)酵溫度控制在35—38，即使在嚴冬也能實現(xiàn)生物天然氣的高效高得率生產(chǎn)。

　　在綠色全復合營養(yǎng)有機肥精制技術方面，科研團隊采用初級固液分離粗加工、功能性肥料深加工兩個步驟，將制備生物天然氣產(chǎn)生的沼渣轉(zhuǎn)化為固體有機肥原料，再通過營養(yǎng)元素復配強化，形成精制復合有機肥。它們可取代化肥，用于作物施肥或增加土壤有機質(zhì)。

　　除了有機肥，他們還突破了高值碳基材料分離技術，能從厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼液中提取磷、氮、鉀等水溶性無機營養(yǎng)物質(zhì)，提煉出碳基納米材料。

      從“崇明模式”到“阜南模式”

　　取得技術突破后，同濟大學生物質(zhì)能源研究中心與上海林海生態(tài)技術股份有限公司合作，在崇明建設并托管運營56處畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞污處理沼氣工程，在實現(xiàn)規(guī)?；锾烊粴庵苽涞耐瑫r，解決了40萬頭生豬養(yǎng)殖的環(huán)保問題。2016年，這些建管一體化沼氣工程被原農(nóng)業(yè)部認定為“崇明模式”。

　　從2017年起，在安徽省政府和同濟大學的戰(zhàn)略合作基礎上，林海生態(tài)公司在安徽省阜陽市阜南縣開展了“城鄉(xiāng)有機廢棄物生產(chǎn)生物天然氣循環(huán)農(nóng)業(yè)”項目。一期項目采用PPP模式（政府和社會資本合作模式），總投資10.44億元，在阜南建造了8個生物天然氣生產(chǎn)站和1個應急調(diào)峰中心站。這些生產(chǎn)站主要由單體體積為6000立方米的厭氧發(fā)酵罐組成，年產(chǎn)生物天然氣4000萬立方米，占全國農(nóng)業(yè)農(nóng)村年產(chǎn)生物天然氣總量的近50%。

　　俯瞰生物天然氣生產(chǎn)站，一個個厭氧發(fā)酵罐體形巨大，實現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化制備沼氣的夢想。朱洪光介紹：“它們是數(shù)字化自動化控制裝備，能確保生物天然氣高產(chǎn)、高質(zhì)量和全年穩(wěn)定生產(chǎn)，技術水平達到國際領先。”

　　在工程規(guī)劃布局上，項目團隊參照石油開采的“井田制”理念，設計了“站田式”分布網(wǎng)絡。除了建設生物天然氣生產(chǎn)站和應急調(diào)峰中心站，還在全縣建有30個標準化秸稈收儲中心、367個收儲點、3個畜禽糞污集中處理中心，打通了秸稈“離地進站”和糞污“入池收儲”的最后一公里。

　　阜南“站田式”分布網(wǎng)絡

　　農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護總站指出：“阜南模式”探索出一條符合中國國情的區(qū)域有機廢棄物可持續(xù)利用的技術路線、商業(yè)模式和運作路徑，應加大在同類地區(qū)推廣力度。

      為船舶供應“零碳”綠色燃料

　　從“崇明模式”到“阜南模式”，上海的科技創(chuàng)新成果進入了產(chǎn)業(yè)化推廣階段。尹邦奇介紹，生物天然氣是一種源自植物光合作用的“負碳”可再生能源，可通過現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)基礎設施，廣泛應用于燃氣、電力、交通等領域，而且與太陽能、風能相比，具有穩(wěn)定可控可儲存的優(yōu)點，在我國實現(xiàn)碳達峰碳中和的道路上有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/div>