青島生物質天然氣項目并網(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”期間專門出資設立“科技成果轉移轉化重點專項”（即“弘光專項”），優(yōu)先支持中科院戰(zhàn)略性先導科技專項和院屬科研機構“一三五”重大科技成果的轉移轉化，力求產(chǎn)出一批經(jīng)濟效益顯著的重大示范轉化工程。

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

日前，國家發(fā)展改革委、國家能源局、農業(yè)農村部等十部委聯(lián)合印發(fā)了《關于促進生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導意見》（以下簡稱《指導意見》），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)模化發(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)分布式農業(yè)生物質天然氣項目。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，基本解決了農業(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?！?/p>

瞄準行業(yè)“卡脖子”問題

農業(yè)秸稈和畜禽糞便是我國最主要的兩種農業(yè)生物質資源，是生物能源最普遍的原料。相關資料顯示，我國農業(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)?；笄蒺B(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，同時缺乏農業(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鍵是缺乏高效益的產(chǎn)業(yè)化技術，這是行業(yè)“卡脖子”問題，也是郭榮波團隊攻關的方向。

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，不僅可以解決農業(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，且工程設備投資顯著降低?！惫鶚s波說，“我們的研發(fā)目標是建設無補貼可盈利的產(chǎn)業(yè)化技術，以期在全國范圍內進行廣泛推廣。”

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；二是農業(yè)秸稈是纖維素生物質，難以降解，國內相關技術研發(fā)達不到產(chǎn)業(yè)化水平，且缺乏相關的配套裝備，核心設備還需要進口?！?/p>

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

在中科院重大知識產(chǎn)權轉移轉化項目（弘光專項）、中科院先導專項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)模化生物天然氣工程，分別是2016年青島平度農業(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業(yè)秸稈和農村改廁廢棄物年產(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，還結合自有知識產(chǎn)權裝備研制，形成了農業(yè)秸稈高濃度發(fā)酵整體反應器集成技術體系?！惫鶚s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基礎，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?！八孕枰獙⑦@兩種身份協(xié)調起來，針對產(chǎn)業(yè)化推廣和技術的共性核心問題發(fā)力。”

開發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈延伸技術

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

《指導意見》提出，加快生物天然氣工業(yè)化商業(yè)化開發(fā)建設，包括分布式農業(yè)生物質天然氣技術的商業(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)，從技術和裝備研發(fā)切入，側重于開發(fā)產(chǎn)業(yè)化技術和構建研發(fā)平臺，希望建成足以支撐技術推廣的強有力團隊和平臺?！跋乱徊?，我們將通過產(chǎn)業(yè)化技術的研發(fā)和示范工程的建設運行，不斷完善產(chǎn)業(yè)化技術，形成技術與裝備一體化市場推廣模式，通過裝備保障技術的應用和運行效益的實現(xiàn)?！?/p>

技術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)化成果轉化，進而面向社會融資，建設營銷團隊，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移到產(chǎn)業(yè)化技術研發(fā)上來，進一步針對項目運營需求，開發(fā)新一代的創(chuàng)新技術并為項目運營提供產(chǎn)業(yè)鏈延伸技術。”

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)酵技術研發(fā)，且取得了非常好的研究結果。“我們將進一步開展廚余垃圾無分選固態(tài)發(fā)酵技術的中試放大和產(chǎn)業(yè)化技術研發(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的產(chǎn)業(yè)化推廣?！?/p>

（編輯：逍遙客）

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