在中科院青島生物能源與過程研究所“一三五”規劃的“三個重大突破”和“五個重點培育方向”里，分布著8個具體項目，每個項目都對應著一個可以實現產業化的工程。郭榮波承擔的“秸稈基百萬立方生物燃氣產業化系統”項目因為進展順利，也被列為三大突破之首。

▲平度秸稈生物天然氣工程全景

吉林白城秸稈沼氣工程全景

■本報記者沈春蕾

幾十年前，農民最擔心的是家里沒柴火，因此，在農村由秸稈堆成的柴火垛成為農戶財富的象征。隨著新農村改革，現代化廚房已走進很多農戶家中，這些柴火垛也在慢慢淡出農戶生活。

近年來，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”）通過實驗室研究到小試、中試的放大，正在將這些逐漸淪為農村“垃圾”的柴火垛變廢為寶。

青島能源所研究員郭榮波向《中國科學報》記者介紹：“在吉林省白城市，我們建成了一座秸稈生物燃氣產業化示范基地，投產后秸稈產生物天然氣率將達到200立方米/噸以上。”這里的生物天然氣是沼氣提純后的產品。[page]

挖掘暗藏能源

我國每年可產生農作物秸稈7億噸左右，除少量用于造紙、飼料或飼料原料以及還田外，大多數秸稈沒有獲得有效利用。從事秸稈制沼氣研究的隊伍很多，但往往徘徊在實驗室階段。

“秸稈來源于農業，應該反哺農業。”郭榮波總結發現，限制相關工程推廣的主要原因有兩個：一是秸稈發酵制沼氣的產業化技術和工程工藝不夠成熟；二是現階段農業秸稈收集難的問題。

江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所助理研究員杜靜并不完全認同這兩點，因為在很多農業機械化程度較發達的地區，收集秸稈不是件難事，推廣也是從這些地區開始。

杜靜對郭榮波的觀點也有贊同的一面，他向《中國科學報》記者表示：“技術難題阻礙了秸稈制沼氣相關研究進展的突破，已成為該項目從實驗室邁向市場的最大障礙。”

“理論上，秸稈具有很高的產氣潛力，但由于秸稈的主要成分是木質纖維素，降解困難，國內在秸稈發酵菌劑與發酵工藝研發方面一直沒有獲得突破。”郭榮波介紹。

多年來，有種錯誤理解，認為秸稈產氣率較低。“如何獲得可快速降解秸稈的高效微生物群落，這是秸稈制沼氣技術的最大難點。”郭榮波說，“這就需要開發秸稈厭氧發酵微生物菌種馴化技術。”

為此，青島能源所由郭榮波、許曉暉、羅生軍、楊智滿、邱艷玲、師曉爽和袁憲組成課題小組，就秸稈產沼氣進行集中攻關。

從實驗室到示范工程

課題組助研許曉暉從2008年開始秸稈發酵制沼氣研究，小試實驗取得了驚喜成果后，研究團隊從2009年開始，在當年資金非常緊張的情況下，開展了小型中試放大研發。

通過近半年的努力，許曉暉帶領的研究小組掌握了在放大條件下，秸稈發酵菌劑的馴化技術，并開發出高溫厭氧發酵工藝，使秸稈產沼氣率達到400立方米/噸以上，秸稈產氣量幾乎是國內其他相關研究的兩倍。

基于小試和中試的研發成果，從2010年起，由郭榮波牽頭的課題組開始進行秸稈生物天然氣的產業化工藝放大示范研發，于2011年底建成了發酵規模500立方米的秸稈生物天然氣產業化示范工程，日處理秸稈1～2噸，日產生物天然氣300立方米。

2012年，課題組在工程放大水平上驗證了秸稈發酵工藝的可行性，并自主研制出沼氣提純凈化制備天然氣的全套裝備，生產的生物天然氣產品完全達到國家石化天然氣各級標準。

“隨著示范工程的成功運行，這意味著我們突破了秸稈制生物天然氣的技術瓶頸。”郭榮波表示，“項目現正處于產業化推廣前的核心工程與技術突破階段，通過工程放大研發和裝備研制，可開發出秸稈生物天然氣商業化工程的技術與裝備系統，從而推動這一技術的快速推廣。”[page]

“牽手”在白城

青島能源所“一三五”規劃的“三個重大突破”和“五個重點培育方向”里，分布著8個具體項目，每個項目都對應著一個可以實現產業化的工程。郭榮波承擔的“秸稈基百萬立方生物燃氣產業化系統”項目因為進展順利，也被列為青島能源所三大突破之首。

青島能源所非常重視該項目的研發和市場推廣，所長劉會洲、書記隋紅建、副所長彭輝和呂雪峰，經常前往位于青島平度市的秸稈生物天然氣產業化中試基地調研和現場辦公，并積極推動和組織針對該項目的企業對接交流以及專家研討，努力整合所內資源、協調攻關。

目前，青島能源所與吉林白城佳祥新能源公司的合作，建成了我國東北寒冷地區第一個秸稈濕式高濃度厭氧發酵制沼氣的產業化示范工程。項目建設期間，彭輝會同中科院長春分院副院長李冰，帶領項目研發團隊到白城現場考察，并與當地政府進行交流。

白城是國家級大型商品糧基地市，秸稈資源豐富，郭榮波認為，在該地區建設規模化秸稈沼氣工程，可為全國秸稈沼氣工程的推廣提供示范和技術支撐。

產品道路已鋪通

在東北地區，冬季溫度有時低至-30℃至-40℃，在秸稈發酵過程中需要維持一定的溫度，會不會因為高耗能使成本與收益不對等？杜靜也提出自己的質疑。

郭榮波表示，寒冷地區的秸稈發酵制沼氣的確對工程的要求很高，不僅需要解決沼氣工程的工藝問題，防止管路、罐體以及泵閥在冬季運行過程中的結冰凍裂，而且要求沼氣發酵效率高、工程熱耗低。

他說：“示范工程采取了有效的節能降耗措施，這對避免我國寒冷地區沼氣工程能耗高、冬季產氣低等問題具有重要的示范意義。”這也是該項目選擇在東北率先試運行的一個主要原因。

示范工程于2012年年底竣工，但因為東北大雪影響了秸稈收集，這讓合作方異常著急。吉林白城佳祥新能源公司總經理于立軍告訴記者：“我們現在就等秸稈到位，趕緊開工。”

于立軍介紹，目前已經與華潤公司完成簽約，所產的生物天然氣10％作為民用，90％將直接出售給華潤。該項目一方面與白城建設氣化城市的管網大工程相結合，實現了沼氣銷路暢通；另一方面，沼渣將與白城改造中低產田和生產無公害、有機農產品相結合，實現沼渣銷路暢通。

于立軍帶領團隊的加入，破解了沼氣工業化產品的銷售瓶頸，隨著項目的正式運行，也將解開杜靜心里的疑慮。