沼气行业重获生机分析仪器大有可为

在11月下旬召开的“2019年中国沼气学会学术年会暨中德沼气合作论坛”上，中国沼气学会秘书长王凯军发表主题演讲，指出沼气具有巨大的市场潜力，在当前政府出台多条利好政策的前提下，我国沼气行业的前景广阔。  
 

在煤气和天然气大规模应用之前，沼气曾经是我国农村地区的常用能源。人畜粪便、秸秆、杂草等有机物在厌氧环境下经过微生物发酵分解就可以产生可燃的甲烷混合气体——沼气。因为原料易获得和从前农村生活燃料短缺，沼气出现过好几次发展高潮。即使现在沼气已经淡出了人们的视线，但实际上它仍然牢牢扎根在农村。据统计，2016年我国农村沼气用户达4300多万户，年总产气量150多亿立方米，惠及1亿以上人口。随着技术的发展，除了家庭式的户用沼气，处理农业、工业废弃物的大中型沼气工程已经成为沼气应用的主力，沼气行业也随之兴起。  

作为一种清洁能源，能就地取材的沼气可以补足天然气供应的缺口，同时也可以解决农村废弃物处理和有机肥生产问题。规模化农村沼气，推行综合生产利用可再生能源的特大型沼气工程已经成为沼气行业的发展方向并得到了政府的大力支持。王凯军教授提到，目前全国畜禽粪便和垃圾分类后的厨余垃圾每年可生产的沼气以千亿方计，对比污水处理行业，发展沼气带来的利润将非常可观。  
 

在巨大的机遇背后是艰难的挑战。首先是沼气行业的核心——厌氧发酵技术发展停滞。虽然在材料处理技术、沼气池建设等方面有所进步，但厌氧发酵所用的CSTR反应器在近百年的时间里几乎毫无改进。其次是原材料收集处理问题。无论是秸秆还是畜禽粪便分布都很分散，大规模沼气生产的原料收集、存储、运输等环节带来的是巨大的成本。  

与这些问题相比，沼气本身的成分问题现在已经有了很好的解决方法。沼气是气体混合物，其成分取决于生产原料，原料不同，厌氧发酵产生的气体也会有区别。沼气在应用时也需要根据不同的用途对其中的一些成分作出处理。一般来说，沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳，此外还有水蒸气、硫化氢、氮气、氢气和氧气等痕量气体。硫化氢是一种具有腐蚀性的有毒气体，因此去除硫化氢是使用沼气的常规操作。而为了增加沼气的热值，则需要去除一部分二氧化碳或者将沼气与其他烃类气体混合。因此检测沼气的成分是沼气应用不可缺少的环节。  
 

目前沼气成分分析检测技术已经较为成熟。检测沼气成分的主要方法有气相色谱GC分析方法、奥氏气体分析方法、红外检测方法和热催化元件检测方法。气相色谱GC分析方法利用色谱柱分离沼气的各种成分，然后采用FID、TCD传感器分别分析检测甲烷、二氧化碳和氧气的体积浓度，是实验室分析的常用方法。现场分析则主要使用红外检测方法，利用甲烷和二氧化碳红外吸收率的不同得到CH4、CO2浓度。  

沼气行业的发展必然带动沼气分析仪器的发展。当沼气行业打碎挡在路上的巨石，迎来广阔的市场，分析仪器也将拥有更大的发展空间。    
 

编辑点评：沼气是气体的混合物，其中含甲烷55%~70%，此外还含有二氧化碳、硫化氢、氮气和一氧化碳等，若甲烷含量过高，人会头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速，若不及时远离，可致窒息死亡。善用科学仪器对其进行检测，能有效控制沼气的浓度，继而使得沼气能有效解决农村能源问题、促进农业生产发展、促进畜牧业的发展。