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欧盟首座“沼气-有机肥料”厂投入运营

随着生物气(biogas,又称沼气)技术的日益成熟及应用领域的持续拓展,欧盟生物质能的产量已经超过可再生能源总量的三分之二多。

生物气工厂的优势在于可使用多种不同的酶作用物(substrates)原材料,适应广泛的有机物质材料类型包括:家庭有机垃圾、农庄绿色植物或蔬菜废弃物、清扫马路的树叶、食品加工厂的边角料和社区下水道的污泥等。

缺点是生物气生产后残留的大量“消化物”(digestates),又脏又臭难以处理。尽管可作为绿色有机肥料加以利用,但其储存、运输和使用的困难程度,已完全不适应现代农业的实际要求,甚至有可能成为新的环境及地下水污染源。

有机物质通过厌氧酶化过程生产生物气,无氧条件下分解过程中的酶作用物产生生物气和残留的被消化物。欧盟竞争力与创新框架计划(cip)环境主题提供150万欧元资助,由西班牙巴斯克(basque)农业研发研究所科技人员领导的欧洲neiker研发团队,通过多年的研究分析和反复试验,终于成功开发出被称作为“化学水解”(chemical hydrolysis)的综合技术。

技术路线为,首先加入自行研制的配方试剂,将被消化物的纤维质溶解,使其成为液态或半液态,再根据被消化物的特点实施氮(nitrogen)、磷(phosphorus)和钾(potassium)的优化配比平衡,然后制作成便于储存、运输和使用的微小颗粒状有机肥料成品。

成品在运动场草坪、城市装饰花卉、精细化农业、绿色农业基地和部分农庄经济作物种植的检验中得到验证。肥效高于传统的化肥10倍,不存在长期使用化肥造成的土壤板结和水土污染,相对缓慢释放的营养素意味着较低的环境影响。

在当地政府的支持下建立的欧盟首座“沼气-有机肥料”示范厂已投入运营。每年处理当地生物气被消化物2.8万吨,生产新型有机肥料0.92万吨。

科技名片:生物气

生物气是在低温条件下通过厌氧微生物分解有机物而生成的,以甲烷为主,含部分二氧化碳及少量氮气和其它微量气体组分。广义的生物气指在微生物作用下生成的所有天然气,包括原生生物气和表生菌解气,不包括经历了生物氧化降解的天然气。

通常出现在较浅的未成熟沉积物中,它们在地史过程中对碳循环起重要作用,大气中约80-90的甲烷为生物气,是温室效应的主要来源。

世界生物气藏的分布

生物气埋藏浅,分布广泛,加拿大、德国、意大利、西班牙、日本、前苏联、美国、中国等数十个国家都发现了具工业价值的生物气藏,生物气藏是非常规气藏的一种类型,世界上发现的天然气储量中20以上属于非常规生物气,甚至可达到25-30。

在美国,波兰和意大利存在不少生物气藏,其中墨西哥湾和阿拉斯加的库克湾是最重要的生物气田区。西西伯利亚盆地具有占世界储量1/3的巨大天然气资源,是生物气和热解气的混合气。

非常规生物气藏一般存在于三角洲大陆架和陆相等环境中,储层时代主要为白垩纪、古近纪、新近纪和第四纪,最老的是美国密执安盆地的中-晚泥盆世ant rim页岩和阿巴拉契亚盆地泥盆纪页岩的生物气,生物气藏的埋藏深度可以从几十米到上千米,一般小于1500m。就生物气储量而言,白垩纪储层的储量最丰富,古近纪、新近纪次之,第四纪生物气藏的规模一般较小。

乌兹别克斯坦年产生物气可达90亿立方米

乌兹别克斯坦近日举行“生物气市场发展路线图”圆桌会议。据乌经济部副部长米尔扎马赫穆达夫在会议上透露,乌生物气年产量有望达90亿立方米,其产生的热值可相当于65亿立方米的天然气,能够供电180亿千瓦/小时。

采用生物气燃料可使乌每年减少700-1100万吨的二氧化碳排放,生产1400万吨的生物肥料,并有效补充乌耕地用肥。   

另据乌“支持乌发展低碳经济”项目负责人在会议上透露,乌生物气生产装置尚处于试验项目阶段,下一步的工作需要乌生产企业和消费者的大力支持,以大范围推广使用生物气装置。   

2017年前,乌计划在7个地区建造50个生物气站点,以在乌农业地区生产可再生能源。乌农业生产产生的废料每年超过1000万吨,可作为能源资源,用于生产生物气、发电和供热,以及作为牲畜饲料使用。

治霾和减排呼唤生物天然气

机动车尾气对形成雾霾的作用越来越大

2013年年初,占国土面积三分之一的大中城市,接连遭遇严重灰霾天气,引起公众极大忧虑。中科院大气物理研究所的研究结果显示,主要的pm2.5排放源为机动车、工业和电厂。

其中,机动车排放和道路扬尘所占比例为50,工业排放占37,居民化石燃料燃烧和电厂排放仅分别占5和8。机动车污染已经成为大气环境污染中最突出、最紧迫的问题之一。

截至2011年11月,全国机动车保有量已达2.23亿辆,机动车年排放氮氧化物583.3万吨,颗粒物59万吨,均超过总排量的90;排放的一氧化碳和碳氢化合物均超过总排量的70。

研究证明,大城市空气中的pm2.5微细颗粒的最主要来源是汽车尾气,尤其是柴油汽车的尾气。特别是大型和特大城市的交通拥堵极为严重,迫使机动车频繁减速或处于怠速状态,发动机的运行工况恶劣,导致尾气中污染物的排放量比正常状态多出数倍。

发电厂尤其是燃煤发电厂的废气排放物曾是珠三角地区大气污染的主要来源之一。经过大力限排改造,其对灰霾的贡献率已让位于增长势头强劲的交通源。

该地区是中国城市化最快的地区,汽车和高速公路拥有量大,交通源对大气的污染已占到总体污染的20-40,超过工业污染,排第一。

根据美国加州伯克利大学的一项研究,柴油车尾气中含有的二次有机气溶胶对雾霾形成的作用远大于汽油车。每升燃油造成的尾气污染物,柴油车是汽油车的15倍。欧盟国家的经验表明,一、二次颗粒物总量的36来自交通运输领域的尾气污染物。

在香港,虽经过15年的努力,雾霾问题仍日益严重。2011年,“严重空气污染”175天,为2007年的2倍;而柴油车特别是柴油重卡中,只有40的排放符合欧ⅱ标准。

2012年年底,香港政府最终决定禁止使用柴油驱动的重型载重卡车。

“以气代煤”发电、提高车用油品标号都面临成本高补贴负担重的问题

如果以液化天然气代替汽、柴油,pm2.5排放量要比传统柴油车辆低90以上。相比之下,以天然气替代煤发电来减少pm2.5的排放量,由于燃气成本高,可行性较差。

北京为解决pm2.5等问题付出了巨大代价,天然气政府补助每年将近40亿元,2013年将增加到100亿元。可见,在政治压力和举多地之力保障天然气供应的前提下,北京实施多年的“煤改气”尚且依然艰难重重,遑论其他地区?

据报道,广州市环保局曾提出,到2016年pm2.5年均浓度要下降7。为此所有的电力企业须实行“煤改气”。但这一意见遭到电企强烈反对而无法实行。因为天然气供气不稳定,而且价格高(燃煤发电0.53元/度,天然气发电1元/度),电企“亏不起”。

车用油品的标号代表着油品的尾气污染物排放水平。发达国家的汽、柴油,早已全面执行第5或第6阶段标准,对尾气污染物排放的要求越来越严格,对有的污染物的容忍值甚至是零。

而中国油品升级时间表多次被迫推迟。要到2017年才能开始执行第4阶段车用柴油标准(即国4标准;硫含量不大于50mg/kg);2018年才执行第五阶段车用汽油标准(硫含量不大于10mg/kg)。但即便实施了柴油车国4标准,其对雾霾关系重大的co、nox和pm三项尾气污染物的限值,仍远高于欧洲国家从2009年起早已推行的欧ⅴ标准。

特别是pm要高出10倍之多。柴油车现在实施的是国3标准,但实际上所使用的却是国1标准的柴油。更糟糕的是,真正使用的大多数并不是车用柴油,而是比车用柴油便宜、但含硫量高得多的普通柴油(含硫量的上限是2000mg/kg)。

为什么中国油品标准升级这么难?这里既有历史原因,更有经济因素的制约。长期以来,多数炼油厂的炼油装置和工艺较落后,改造需时长和成本增加多。除了油品标准的因素之外,当前柴油汽车还很少采用选择性催化还原(scr)技术,也是个很大的问题。
该技术在发达国家早已普及,但在中国全面推广同样面临购车成本提高问题;加上对已有车加装scr装置需要的时间,估计全部完成需10年。

天然气车用可显著减少尾气污染 但中国面临缺气难题

天然气替代车用燃油,特别是柴油用于重型车(公交车和重卡),已经被不少国家证明是最为行之有效的治霾措施之一。1952年的大雾引发了整个伦敦城的恐慌,并推动了净化空气的新立法。

随着北海油田的开发,英国开始推行“向天然气冲刺”政策,伦敦把天然气比重从0.4提高

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