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2009年末接连出现的史无前例的天然气“气荒”，暴露了中国天然气资源和产能相对于需求迅速增长的严重不足。据中国石化工业协会的数据，2009年中国天然气消费量为874.5亿m3，比上年增长11.5％；而天然气的生产量同比只增长7.7％，供需缺口达45亿m3。同年我国液化天然气(LNG)进口量增至300万吨，相当于50亿m3天然气。
据2009年“全国天然气时代的城市燃气发展论坛”提供的信息，作为优质洁净能源的天然气占一次能源总消费量(折标准煤)的比例，世界平均已达到25％。而我国该数值2005年仅为2.8％。根据中国加快扩大天然气使用的规划。到2020年，此比例将提高到10％，而届时天然气资源的年缺口将增大至800亿m3(《第一财经日报》2009年10月26日)。需要着重指出的是，这些“缺口”量都是在完全未考虑农民使用天然气的前提下计算出的。这意味着，实际的“缺口”还要大大超过上述预测数。
为了确保未来几十年我国天然气的供应，石油天然气行业近年来在全球四处“出击”，甚至请最高层领导人亲自出马搞“能源外交”。最突出的事例是，国家主席胡锦涛2009年12月14日亲赴哈萨克斯坦，出席中亚一中国天然气管道开通仪式。今后30年内该管道将每年从用于土库曼斯坦向中国输送的300亿m3天然气；条件是中国将向该国提供40亿美元优惠贷款，共同开发南约罗坦气田。然而，进口中亚的天然气，价格要比国内天然气的现价(2.15元／m3)贵1～2倍多且不说，问题是30年以后怎么办?50～70年后，全世界的天然气资源都枯竭了又怎么办?这是摆在我们面前的严峻挑战。
1 产业沼气
生物能源并非只是狭义的生物乙醇和生物柴油。就目前的研究和开发状况而言，沼气是是替代天然气最具可行性的生物能源。沼气是任何有机生物质(含碳水化合物，蛋白质，油等)，在厌氧环境微生物降解过程中都能产生的含甲烷的混合气体。其甲烷(CH4)含量一般为50％～65％，余为CO2，H2S，NO×和水汽。由于沼气的甲烷含量经提纯和净化后可达97％以上，几乎与天然气无异。因此，它完全可以替代堪称洁净能源的天然气。2006年，我们从自己的研究实践中认识到，只要有了高效的生物厌氧发酵技术和工艺，就可以大规模和快速生产沼气。因而首次提出了“产业沼气”概念。
2 产业沼气在一些发达国家令人鼓舞的发展情景
进入新世纪以来，瑞典、德国、奥地利等国先后制定了有关增加“绿色电能”比例和减少二氧化碳排放的强制性法律条款。再加上希望减少对进口化石能源的过度依赖。从而刺激了对增加利用本国生物废弃物生产沼气的积极性。到2005年前后，其成效已开始显露。
2.1瑞典产业沼气的现状
瑞典产业沼气的发展始于利用城市生活污水处理后产生的大量好氧污泥(进一步厌氧发酵)，以及收集垃圾填埋气。在政府解除畜禽粪便还田的禁令后，大部分粪便用于规模化沼气工程的原料。近年来又开始利用某些特定的能源作物作发酵原料。沼气工程均为大型、集中式。农民合作组织统一负责原料的收集、运送和沼渣、液的回收分配。沼气在净化、提纯后直接进入天然气管网，或运至车用天然气加气站。
据瑞典燃气协会的资料，2007年瑞典有沼气(经净化和提纯)驱动的车1.5万辆(小轿车1.3万辆)；仅中、南部已有100多个提纯沼气加气站；车用提纯沼气的量，2006年就已超过天然气。瑞典政府支持产业沼气的政策措施是：1)对建设沼气工程的企业／农场给予工程投资30％的补贴；2)对沼气纯化后替代燃料免征石化燃油使用税；3)减征沼气企业的增值税；(4)免征车辆拥堵税(只限斯德哥尔摩市)。
2.2德国产业沼气发展势头强劲
在德国，沼气更多地被用于(不经提纯)直接驱动发电机组。据德国沼气协会的资料，到2009年底，全德国已有4780家大型沼气发电厂，发电产能达1600MW(为1999年的6倍)，占总发电量的29％，超过水电而仅次于风电(德国是全球第一风电大国)。德国和奥地利两国已分别制定了到2020年，提纯沼气占到天然气总用量20％的目标。德国的大型沼气工程都附有肥料厂，用沼气渣、液加工生产优质的有一无机复合肥。
德国产业沼气发电迅速发展主要得益于法律保证和政策支撑。在欧盟《可再生能源电力指令》(RES-E)的要求下，2000年该国出台了《可再生能源法》(EEG)。2001年6月，联邦环境部依据EEG2000的授权，制定了《生物质条例》(Biomass Ordinance)。生物质发电得到迅速发展。由于可再生能源电力发展势头非常迅猛，其后又陆续制定EEG2004和EEG2009两个修定版。该国的三部可再生能源法的核心都是：1)为可再生能源电力精确定价——“固定电价”：2)提供长期(20年)电价优惠；3)建立优惠收购生物电成本全国共同分担机制。
2.3欧盟国家产业沼气成功的原因
若干欧盟国家产业沼气迅速成长的经验，一是成功研发了高效厌氧反应的技术和设备，二是充分利用了业已存在的相关物流和后勤基础设施，如天然气管网，加气站和区域电网，三是在法律和政策上给予强有力的支持，四是开发了传统制沼气原料之外的沼气专用能源作物，确保产业的原料供应无虞。
3 专用能源作物成为制沼气的新原料
由于沼气的传统原料——好氧污泥、填埋垃圾和畜禽粪便日益不够需求，欧盟国家近年来加大了某些作物用作沼气发酵原料的研究和应用的力度，以确保沼气原料的供应。整株青贮的玉米、能源型甜菜和若干牧草，如－菫虉草、冬黑麦和芒均成为理想的原料。被特称为“沼气专用能源作物”(Dedicated energy crops)。目前沼气专用能源作物对沼气总产量的贡献率已达到15％左右。
3.1沼气专用能源作物的优越性
瑞典隆德大学Pal Borjesson教授的研究发现，在地处寒温带的瑞典。采用整株玉米和整株能源甜菜青贮后制沼气，单位土地年产出的能量几乎可与巴西的甘蔗制乙醇相仿。即每公顷农地年产的乙醇或沼气可驱动汽车行驶4～45万km。可见能源作物制沼气的潜力之大。能源作物的青贮一般采用机收后沟、壕式堆积加覆盖的方法，十分简便，投资很少。
这样一种新原料和生物能利用新的转化技术路线，由于具有以下三个特点。因而可获得很高的土地一能量净产出率和能量转化率：1)充分发挥了能源作物(特别是专用玉米种等)能够高强度地转化太阳能的优势，获得最大的单位土地面积生物量(biomass)产出(而非传统育种追求的最 大籽粒量产出)；2)积累在茎、叶中的碳水化合物，在作物完全成熟前，仍以可溶态保留于青贮料中，易于转化为沼气或其他形式生物质能源(如生物乙醇)。一般情况下，随着作物完熟及秸秆变干，碳水化合物转化为难分解的纤维素、半纤维素乃至木质素，大大提高了其后生物质能转化的难度，产率和能效均因此而大幅降低；3)厌氧反应是各种碳水化合物转化、降解生化反应方式中，能耗最少的一种。
3.2沼气专用能源作物的资源潜力
据W.Parawira等用农业废弃物制沼气的研究结果。用马铃薯做原料，如制成乙醇，能量转换效率是2.6KWh.kg-1TS；如制成沼气(甲烷)。能量转换效率则是4.3KWh.kg-1TS(每公斤固化物)。后者比前者高出70％!德国沼气协会主席J.Pellmeyer在其位于慕尼黑(北纬48度)的农场沼气一发电厂的实践表明，1公顷的农地，用于种植能源玉米后整株青贮再制沼气，可驱动小轿车行驶7万km。是同样土地面积用于种植油菜制成生物柴油行驶公里数的3倍。2008年，德国完全用能源作物作原料制成的沼气已占到沼气总产量的15％，其余的能源作物多用于和厩粪混合发酵：在所有沼气资源潜力的417PJ／a(P=1015)中，能源作物占57％。
据建在奥地利Gussing地区的STREM“全能源作物原料沼气发电农场”的实践，300公顷土地全部种植专用玉米青贮，黑麦草／小黑麦，采用腊熟期整株青贮，2个厌氧反应罐容积各1500m3，采用高温(49.5℃)发酵工艺。年耗青贮原料：5940t(其中整株玉米占40％)；沼气产量达5150m3／日(188万m3／年)。沼气直接发电，发电产能500Kw(热电联产)。年发电和供热量分别为415万Kwh和4220Mwh；电全部售给电网(14.5欧分／Kwh)；热量出售1／3。
4 中外产业沼气可观的资源潜力及对比
4.1几个欧盟国家的沼气资源潜力
瑞典最大的可再生能源公司(E-ON)在该国拥有数个年产提纯沼气2000～3000万m3的工厂。它预测，瑞典的沼气在2050年前后将全部取代天然气。沼气资源当前以城市生活污水和垃圾填埋气为主，辅以畜粪；今后将以能源作物和畜粪、农／加工废弃物为主。资源的理论潜力为年产100亿m3提纯沼气。目前的开发率仅有10％左右。
2008年，德国3900家沼气企业共发电103亿Kwh。占总发电量1.6％，年产值10.5亿欧元。减排CO2近1000万t。据欧洲最大的保险业／风险投资业集团Allianz(已全面介入欧盟国家的沼气产业开发)的研究，只要开发得当，仅利用德国现有耕地面积的1／10种植能源作物，即可通过沼气途径生产出足以替代进口天然气总量一半的生物甲烷(Biomethane)。
英国学者的一项研究表明，利用该国30万公顷的休耕地(欧盟共同农业政策规定各成员国须有一定面积的农地休耕。禁止种植谷物、油料和饲料)，合法地种植能源作物，如青贮玉米、甜菜和黑麦草等并进行轮作。每年可产的沼气相当于9.6Twh(9.6×109千瓦时)的能量。沼气发电后，可满足220万户家庭的用电需求。
4.2欧盟25国的沼气资源潜力
奥地利自然资源和应用生命科学大学的T.Amon等人的研究表明，欧盟25国现有农作物耕地9，300万公顷。按照兼顾食物、饲料和生物能源生产的需要布置可持续的轮作体系，能源作物占总面积的20％。其产甲烷率取中值(6，500Nm3／公顷·年)，可年产甲烷1，209亿Nm3，相当于替代1.04亿t石油当量。另一种测算结果是，如果欧盟25国所有的农地都利用起来(意味着有相当部分的坡地种植能源牧草)，仍按20％的比例种能源作物，产甲烷率为4，000Nm3／公顷／年。则可年产甲烷3，720亿Nm3，相当于替代3.34亿t石油当量，是25国全部交通运输石油年需求量的96％!
据丹麦Aalborg大学技术学院Jens.Nielsen等的研究。欧盟27国沼气的现实潜力——利用耕地面积的5％轮作专用沼气能源作物，平均单产生物量20t(干物)／公顷——相当于每年734亿m3的天然气。其中，来自能源作物的占71％，来自厩粪的为28％。最大潜力(能源作物占耕地面积的30％；平均单产生物量30t干物／公顷)则为4600亿m3／a，相当于欧盟27国一年全部天然气的消费量。
4.3中国的沼气资源潜力
由表1的数字可以推断，如果说欧盟27国沼气的现实潜力(指基本不考虑农地种植专用沼气能源作物作原料)相当于每年734亿m3的天然气，那么中国沼气的现实潜力绝不会比它们少。
按沼气五大传统资源——工业有机废液、城镇生活污水、城乡填埋垃圾、畜禽粪便和农、林收获／加工残余物分类，我国沼气的潜力粗略估算结果是年产沼气量1500亿m3，折合860亿m3甲烷；可替代近900亿m3的天然气，比2008年我国天然气的实际消费量还多出近200亿m3!
沼气发酵技术可以利用几乎任何形态的生物质。我国虽然人多地少，但“地少”主要是耕地少，而草地面积和林地面积却分别是耕地的3倍和2倍。其上生长的各种生物质都是广义的“能源作物”，特别是在亚热带分布广，温度高且雨量大，生物产量之巨难以想象。包括降水量只有400mm的半干旱地区，我国上亿公顷的退耕还林，草地及退化草原，如果实施“营养体农业”(即着眼干收获最大可能的生物量而非谷物籽粒)，则可充分利用充足的光照、雨热同期及多年生草、灌木耐旱力极强的特性，生产出大量可作为沼气原料的生物质。因此从长远看，产业沼气作为一种新的能源产业，在我国前途无量。
4.4欧盟国家开发沼气专用能源作物的启发
欧盟国家沼气专用能源作物的使用方式是全株青贮后再作发酵原料。这对我们有两大启发。首先，尽管因地少人多的国情，中国不可能大量种植沼气专用能源作物，然而目前粮食作物特别是玉米秸秆的利用方式和效率却是可以彻底改变和大幅度提高的。
我们对玉米收获前后的秸秆成分分析的结果表明，对于秸秆厌氧发酵性能至关重要的4项指标，在秸秆变干后都发生了非常不利于沼气发酵的变化。例如木质素含量几乎提高了1倍。使木质素大量与纤维素和半纤维素结晶，严重阻碍了后两者在生化转化过程中的降解。如果专门培育果穗成熟时茎秆仍然青绿的玉米品种，并采取在收果穗时同时收获／青贮茎秆的技术路线，则沼气的原料来路可以拓 宽，玉米茎秆的沼气产率也可得到很大的提高。当前。已有人工掰穗后随即田间机械切碎茎秆并压实装袋(青贮)的设备问世，为上述技术路线的实施提供了条件。
其次，对于在中国被寄与很大希望、但又存在着致命性技术障碍的“非粮”能源作物甜高粱而言，其收获后加工期过短(不到2个月)是当前难以克服的制约因素。但如果变甜高粱直接加工酒精的技术路线为甜高粱整株青贮再发酵加工成沼气，则由于青贮料易于保存，可常年随取随用，问题即迎刃而解。而且能量净产出还可能增高。其次，北方甜菜可能迎来重新振兴的好机遇。近一、二十年来，由于在产量和价格上无法与南方的甘蔗糖竞争，北方甜菜种植业及加工业严重萎缩，甜菜种植面积从1990年的67万公顷锐减到2007年的18.9万公顷，明显影响到农民收入和当地县域经济。如果考虑种植能源甜菜，则由于其生物学产量很高，使它在今后可成为一种理想的沼气专用能源作物。
5 我国开发产业沼气的案例
近10年来，中国农业大学生物质工程中心与广西必佳微生物工程公司合作，在引进世界领先水平的日本ABLE公司的UASB-TLP(Up-flow Anaerobic Sludqe Blanket-Turbulent，Laminar，and Pulsation)技术的基础上，实施再创新。在大幅度提高高浓度有机废液处理效率、多产沼气上作了初步探索，明确了通过高效厌氧发酵，在处理污染物的同时提取沼气的“双赢”途径。
5.1我国高浓度有机废液处理存在的问题
UASB(上流式厌氧污泥床)技术是荷兰学者21世纪70年代末发明并应用于生产的，引进我国后得到广泛的应用，但也存在若干问题。主要有：1)由于该技术当初是针对中低浓度有机废水(主要是啤酒厂废水，COD浓度为7000mg／L上下)设计的，没有处理高浓度(COD浓度数万甚至数十万mg／L)有机废液的经验可以借鉴。“依样画葫芦”地用到处理高浓度有机废液上，效果不理想：2)厌氧罐起动耗时间过长，厌氧颗粒污泥培养和稳定技术有待改进；3)沼气产出量少，不能满足产业化沼气的要求。一般容积产气率在1m3／m3·d以下。与在某些理想工艺的中试条件下，厌氧反应器的容积产气率高达8～20m3／m3·d相比，差距极大。
由于厌氧发酵效率低下，许多用木薯和甘蔗废糖蜜为原料的淀粉和酒精企业不得不加大发酵罐容积。单罐容积达上万立方米的情况比比皆是，大大提高了造价和运行成本。
5.2一种高效消解高浓度有机物的厌氧发酵技术
UASB-TLP技术的主要优点是发酵罐内分别形成层流、涡流和脉动流区，能与高浓度有机废水进行高效率的接触反应，从而大大提高了厌氧装置的有机负荷和反应效率。设备的COD容积负荷可高达50kg／m2·d，沼气回收率达98％以上，可生化分解的COD去除率达98％。装置的耐负荷冲击能力强。设施占地少，节省固定投资。在此基础上，我们针对糖蜜乙醇废液和木薯乙醇废液的特点，进行了菌群筛选与优化、颗粒污泥最佳培养条件的选择和控制，并改进了厌氧罐体内部结构，获得了成功。在中试(800m3厌氧罐)规模下，COD负荷达到25kg／m3·d。这项成果使高浓度有机废液的处理效率。比国内普遍使用的UASB技术提高近10倍，而造价只有约三分之一。近年先后在广东农垦三和酒精厂和广西武鸣县安宁淀粉厂等4家企业得到应用。其中，三和厂酒精废液COD浓度为10×105mg／L，日排1300m3，设计COD负荷达到25kg／m3·d，COD去除率65％以上。三和与安宁两家企业的沼气日产量均达到30000m3。当前正在建设产业沼气商品化利用示范项目。
5.3沼气产业化的投资和经济效益初步核算
上述淀粉、酒精企业以往的废液治理费要4～5元／m3。采用UASB-TLP技术后，每立方米木薯酒精废液和废糖蜜酒精废液可分别产出沼气(折甲烷)8m3～40m3；每立方米木薯酒精废液处理成本仅为约2元(武鸣县安宁淀粉厂案例)；沼气提纯的成本低于0.2元／m3；而提纯沼气的价值可达4.5元／m3(按两广地区的天然气及LPG价折算)。换言之，木薯酒精废液的实际值升至30元／m3以上。
表3为我们正在建设的武鸣县安宁产业沼气示范项目的初步经济核算。在粗沼气成本高定价、提纯沼气价定低价(低于等热值天然气价的20％)以及未计算碳减排的CDM收益的情况下，投资效益测算结果仍然良好。投资回收期在6年以内。
6 产业沼气对我国的多重效益
煤和石油两大能源从战略上关系到我国的安全。3／4的原油用于炼制运输燃油；6成的煤炭保证发电(与此同时产生数十亿tCO2)；现今石油的进口依存度已是50％，专家预测到2050年石油需求量将是现在的近3倍(66.6亿tce)；天然气的进口量剧增；如不采取决定性措施，届时C02排放量将由2005年的14亿tC，猛增到34.7亿tC。减排CO，的国际压力会更大。因此，发展化石能源煤、油、气的替代——产业沼气已刻不容缓!
6.1沼气的巨大温室气体减排潜力
沼气的温室气体减排潜力应引起高度重视。交通运输是仅次于燃煤发电和土地利用变化的第三大温室气体的排放源。就全球而言，占温室气体中CO2年总排放量的23％。而据瑞典哥德堡市交通运输局2000年的资料，以公共汽车每行驶1公里排出的温室气体(包括NOx和CO2)当量计，柴油为3，486g，天然气为799g；而纯化沼气为1，583g。换句话说，用纯化沼气驱动的公共汽车可比用柴油减少55％的温室气体排放量。
甲烷的温室气体当量是CO2的25倍。畜禽粪便和有机废液如果随意露天贮积，其自然厌氧发酵产生的大量沼气就会直接进入大气，造成比CO2严重得多的温室气体效应。当前全国畜禽养殖场、工业有机废水和城市污水三项合计的COD年排放量估计约为1.4亿t。如果将其所含的生物能都开发利用起来。则理论上可相应减少全国CO2年排放总量约8％!
6.2产业沼气对我国“三农”问题的重要意义
特别需要强调的是：作为生物能源重要形态之一的产业沼气，由于具有物质化的能量载体，可部分替代油、煤或天然气，具有其他可再生能源(风能、太阳能等)不能比拟的优越性。尽管如此，但任何时候都不要忘记，发展产业沼气最 首要的出发点是振兴农村经济，增加农民就业和收入。
以农作物秸秆为例，如果秸秆能通过用先进技术和工艺制成沼气利用，种粮农民每亩可多收入300元左右，相当于甚至超过种粮的亩纯收入；而用边际土地和退耕还林、草的土地种植沼气专用能源作物。每亩至少可额外收入500～800元。
农村农业废弃物／能源作物制沼气符合生物质应用的“就地初加工一集中精制一集中供能”的理想模式。可彻底避免固体生物质能利用上的拦路虎——原料来源高度分散、运输困难和成本高，从而振兴农村中小企业。
7 产业沼气在我国发展的紧迫性和面临的瓶颈
中国是世界上最早发现和应用沼气的少数几个国家之一。很早就有了沼气产业化的雏形。但如今，不但在国际上我们应有的(农户沼气)“全球第一”形象未形成；在产业沼气领域，更落后于欧洲国家十几年，甚至比不上印度。
进入21世纪，我国农户沼气池数量飞速增长，2008年已超过3，000万个，遥遥领先居于第二位的国家(印度，240万个)。农户沼气有很多优点，特别适合我国农村居住分散、传统习惯影响深和生活水准尚低的国情；且以较少的投入(国家还有建池补贴)，农民即可获得实实在在的效益，特别是其生态和卫生效益十分突出，深受农民欢迎。
7.1我国大中型畜禽场沼气工程与欧盟国家新型沼气工程的对比
我国大中型畜禽场沼气工程容积产气率不理想、运行不稳定的主要原因是：①在反应罐内不能形成比较固定的厌氧颗粒污泥；②物料的水解、酸化、产H2和产CH4等对环境条件不同的过程混在一个反应罐内，互相牵制；③反应罐内物料的搅拌不足甚至没有；④缺乏标准化的过程控制。操作凭经验，不能及时发现运行问题，也不能适应物料理、化性质多变的特点；⑤物料干物浓度(TS)过低(一般只有6％左右)。⑥反应罐内运行温度无保证。一般低于中温发酵(37℃)的要求，更达不到高效的高温发酵所需的温度(50℃)。
反观欧盟国家的新型沼气厌氧反应罐，不但有两步法新工艺(酸化产H2与产CH4分在两个罐内)，更在罐体内配有作用显著的连续搅拌设施(CSTR)；采用青贮料为主原料(包括昆合厩粪)，加大了发酵物料的干物质浓度(TS高达25％～35％)，而且还要将发酵滤出液(含有大量厌氧微生物菌团)的约1／3回流入反应罐；发酵温度(35℃至52℃)有沼气发电余热加温的保障，因此其容积产气率可达到3.0m3／m3·d。更有甚者，有些沼气工程已开始进入智能化全过程系统控制和优化的阶段。
值得指出的是。作为发展中国家的印度，尽管其农户沼气池的数量远远少于中国，但规模化沼气工程数量却已达到3，380处，而且已开始沼气产业化的大规模行动。2007年底，欧洲最大的的发展银行(DGE)投资1，500万欧元，由德国Biogas NORD沼气公司技术承包，在甘蔗主产区马哈施特拉邦的三家甘蔗糖厂，利用甘蔗酒精的废渣／液作沼气发酵的原料，分别建设三个大型沼气工程。产生的沼气被纯化后装罐，运至孟买等大城市，替代天然气给大轿车提供燃料。
7.3我国产业沼气成长面临的主要障碍
从产业化的角度看，我国产业沼气成长面临的主要障碍是：1)厌氧消化效率(容积产气率)低及连带的厌氧反应器造价／运行维护费用过高；2)最主要的几种因地制宜、因原料制宜的产业沼气商品化利用模式(含示范工程)尚未明确；3)有关的基础设施(如沼气的分离纯化、压缩罐装／管道输送)几乎是空白。相关的沼气纯化和燃气发电等行业标准尚待制定；4)缺少科技型风险投资企业(家)的广泛介入；5)有关部门间的工作协调差；6)国家新能源政策补贴(除沼气发电并网售电外)尚不完善和配套。
8 结语和对策建议
产业沼气在中国的发展有着强大的需求和市场。原料的资源量充足，发酵技术和配套设备方面已经有了成功的案例。从物流条件上说，提纯沼气可直接应用现成的天然气基础设施；对产业沼气案例的经济核算表明，有明确的经济可行性。
建议国家有关部门尽快在我国创建几个区域型产业沼气——集中供气并替代天然气(特别是车用天然气)的示范工程。摸索不同地区产业沼气的可行途径和经验，大幅提高干部和群众对产业沼气重要性和可行性的认识。增强发展的信心。在这个过程中，希望能有较多的高技术产业风险型投资家的介入。
另外，建议加大对新型“能源一环保”产业沼气研发的扶植。尽快克服若干关键技术障碍。包括：1)大型沼气工程结构改造、优化，发酵过程实时监测和调控智能化：2)大型工程沼气液／渣的N、P回收、循环利用和排放的环境达标；3)产业沼气新原料(主要是专用能源作物)来源的开拓及相关性能的研究，包括专用能源作物品种的选育、高产栽培技术、收获和青贮设备、物料高效转化沼气技术等；4)沼气提纯工艺和设备的国产化和造价降低。
(摘自《农业工程学报》)
据2009年“全国天然气时代的城市燃气发展论坛”提供的信息，作为优质洁净能源的天然气占一次能源总消费量(折标准煤)的比例，世界平均已达到25％。而我国该数值2005年仅为2.8％。根据中国加快扩大天然气使用的规划。到2020年，此比例将提高到10％，而届时天然气资源的年缺口将增大至800亿m3(《第一财经日报》2009年10月26日)。需要着重指出的是，这些“缺口”量都是在完全未考虑农民使用天然气的前提下计算出的。这意味着，实际的“缺口”还要大大超过上述预测数。
为了确保未来几十年我国天然气的供应，石油天然气行业近年来在全球四处“出击”，甚至请最高层领导人亲自出马搞“能源外交”。最突出的事例是，国家主席胡锦涛2009年12月14日亲赴哈萨克斯坦，出席中亚一中国天然气管道开通仪式。今后30年内该管道将每年从用于土库曼斯坦向中国输送的300亿m3天然气；条件是中国将向该国提供40亿美元优惠贷款，共同开发南约罗坦气田。然而，进口中亚的天然气，价格要比国内天然气的现价(2.15元／m3)贵1～2倍多且不说，问题是30年以后怎么办?50～70年后，全世界的天然气资源都枯竭了又怎么办?这是摆在我们面前的严峻挑战。
1 产业沼气
生物能源并非只是狭义的生物乙醇和生物柴油。就目前的研究和开发状况而言，沼气是是替代天然气最具可行性的生物能源。沼气是任何有机生物质(含碳水化合物，蛋白质，油等)，在厌氧环境微生物降解过程中都能产生的含甲烷的混合气体。其甲烷(CH4)含量一般为50％～65％，余为CO2，H2S，NO×和水汽。由于沼气的甲烷含量经提纯和净化后可达97％以上，几乎与天然气无异。因此，它完全可以替代堪称洁净能源的天然气。2006年，我们从自己的研究实践中认识到，只要有了高效的生物厌氧发酵技术和工艺，就可以大规模和快速生产沼气。因而首次提出了“产业沼气”概念。
2 产业沼气在一些发达国家令人鼓舞的发展情景
进入新世纪以来，瑞典、德国、奥地利等国先后制定了有关增加“绿色电能”比例和减少二氧化碳排放的强制性法律条款。再加上希望减少对进口化石能源的过度依赖。从而刺激了对增加利用本国生物废弃物生产沼气的积极性。到2005年前后，其成效已开始显露。
2.1瑞典产业沼气的现状
瑞典产业沼气的发展始于利用城市生活污水处理后产生的大量好氧污泥(进一步厌氧发酵)，以及收集垃圾填埋气。在政府解除畜禽粪便还田的禁令后，大部分粪便用于规模化沼气工程的原料。近年来又开始利用某些特定的能源作物作发酵原料。沼气工程均为大型、集中式。农民合作组织统一负责原料的收集、运送和沼渣、液的回收分配。沼气在净化、提纯后直接进入天然气管网，或运至车用天然气加气站。
据瑞典燃气协会的资料，2007年瑞典有沼气(经净化和提纯)驱动的车1.5万辆(小轿车1.3万辆)；仅中、南部已有100多个提纯沼气加气站；车用提纯沼气的量，2006年就已超过天然气。瑞典政府支持产业沼气的政策措施是：1)对建设沼气工程的企业／农场给予工程投资30％的补贴；2)对沼气纯化后替代燃料免征石化燃油使用税；3)减征沼气企业的增值税；(4)免征车辆拥堵税(只限斯德哥尔摩市)。
2.2德国产业沼气发展势头强劲
在德国，沼气更多地被用于(不经提纯)直接驱动发电机组。据德国沼气协会的资料，到2009年底，全德国已有4780家大型沼气发电厂，发电产能达1600MW(为1999年的6倍)，占总发电量的29％，超过水电而仅次于风电(德国是全球第一风电大国)。德国和奥地利两国已分别制定了到2020年，提纯沼气占到天然气总用量20％的目标。德国的大型沼气工程都附有肥料厂，用沼气渣、液加工生产优质的有一无机复合肥。
德国产业沼气发电迅速发展主要得益于法律保证和政策支撑。在欧盟《可再生能源电力指令》(RES-E)的要求下，2000年该国出台了《可再生能源法》(EEG)。2001年6月，联邦环境部依据EEG2000的授权，制定了《生物质条例》(Biomass Ordinance)。生物质发电得到迅速发展。由于可再生能源电力发展势头非常迅猛，其后又陆续制定EEG2004和EEG2009两个修定版。该国的三部可再生能源法的核心都是：1)为可再生能源电力精确定价——“固定电价”：2)提供长期(20年)电价优惠；3)建立优惠收购生物电成本全国共同分担机制。
2.3欧盟国家产业沼气成功的原因
若干欧盟国家产业沼气迅速成长的经验，一是成功研发了高效厌氧反应的技术和设备，二是充分利用了业已存在的相关物流和后勤基础设施，如天然气管网，加气站和区域电网，三是在法律和政策上给予强有力的支持，四是开发了传统制沼气原料之外的沼气专用能源作物，确保产业的原料供应无虞。
3 专用能源作物成为制沼气的新原料
由于沼气的传统原料——好氧污泥、填埋垃圾和畜禽粪便日益不够需求，欧盟国家近年来加大了某些作物用作沼气发酵原料的研究和应用的力度，以确保沼气原料的供应。整株青贮的玉米、能源型甜菜和若干牧草，如－菫虉草、冬黑麦和芒均成为理想的原料。被特称为“沼气专用能源作物”(Dedicated energy crops)。目前沼气专用能源作物对沼气总产量的贡献率已达到15％左右。
3.1沼气专用能源作物的优越性
瑞典隆德大学Pal Borjesson教授的研究发现，在地处寒温带的瑞典。采用整株玉米和整株能源甜菜青贮后制沼气，单位土地年产出的能量几乎可与巴西的甘蔗制乙醇相仿。即每公顷农地年产的乙醇或沼气可驱动汽车行驶4～45万km。可见能源作物制沼气的潜力之大。能源作物的青贮一般采用机收后沟、壕式堆积加覆盖的方法，十分简便，投资很少。
这样一种新原料和生物能利用新的转化技术路线，由于具有以下三个特点。因而可获得很高的土地一能量净产出率和能量转化率：1)充分发挥了能源作物(特别是专用玉米种等)能够高强度地转化太阳能的优势，获得最大的单位土地面积生物量(biomass)产出(而非传统育种追求的最 大籽粒量产出)；2)积累在茎、叶中的碳水化合物，在作物完全成熟前，仍以可溶态保留于青贮料中，易于转化为沼气或其他形式生物质能源(如生物乙醇)。一般情况下，随着作物完熟及秸秆变干，碳水化合物转化为难分解的纤维素、半纤维素乃至木质素，大大提高了其后生物质能转化的难度，产率和能效均因此而大幅降低；3)厌氧反应是各种碳水化合物转化、降解生化反应方式中，能耗最少的一种。
3.2沼气专用能源作物的资源潜力
据W.Parawira等用农业废弃物制沼气的研究结果。用马铃薯做原料，如制成乙醇，能量转换效率是2.6KWh.kg-1TS；如制成沼气(甲烷)。能量转换效率则是4.3KWh.kg-1TS(每公斤固化物)。后者比前者高出70％!德国沼气协会主席J.Pellmeyer在其位于慕尼黑(北纬48度)的农场沼气一发电厂的实践表明，1公顷的农地，用于种植能源玉米后整株青贮再制沼气，可驱动小轿车行驶7万km。是同样土地面积用于种植油菜制成生物柴油行驶公里数的3倍。2008年，德国完全用能源作物作原料制成的沼气已占到沼气总产量的15％，其余的能源作物多用于和厩粪混合发酵：在所有沼气资源潜力的417PJ／a(P=1015)中，能源作物占57％。
据建在奥地利Gussing地区的STREM“全能源作物原料沼气发电农场”的实践，300公顷土地全部种植专用玉米青贮，黑麦草／小黑麦，采用腊熟期整株青贮，2个厌氧反应罐容积各1500m3，采用高温(49.5℃)发酵工艺。年耗青贮原料：5940t(其中整株玉米占40％)；沼气产量达5150m3／日(188万m3／年)。沼气直接发电，发电产能500Kw(热电联产)。年发电和供热量分别为415万Kwh和4220Mwh；电全部售给电网(14.5欧分／Kwh)；热量出售1／3。
4 中外产业沼气可观的资源潜力及对比
4.1几个欧盟国家的沼气资源潜力
瑞典最大的可再生能源公司(E-ON)在该国拥有数个年产提纯沼气2000～3000万m3的工厂。它预测，瑞典的沼气在2050年前后将全部取代天然气。沼气资源当前以城市生活污水和垃圾填埋气为主，辅以畜粪；今后将以能源作物和畜粪、农／加工废弃物为主。资源的理论潜力为年产100亿m3提纯沼气。目前的开发率仅有10％左右。
2008年，德国3900家沼气企业共发电103亿Kwh。占总发电量1.6％，年产值10.5亿欧元。减排CO2近1000万t。据欧洲最大的保险业／风险投资业集团Allianz(已全面介入欧盟国家的沼气产业开发)的研究，只要开发得当，仅利用德国现有耕地面积的1／10种植能源作物，即可通过沼气途径生产出足以替代进口天然气总量一半的生物甲烷(Biomethane)。
英国学者的一项研究表明，利用该国30万公顷的休耕地(欧盟共同农业政策规定各成员国须有一定面积的农地休耕。禁止种植谷物、油料和饲料)，合法地种植能源作物，如青贮玉米、甜菜和黑麦草等并进行轮作。每年可产的沼气相当于9.6Twh(9.6×109千瓦时)的能量。沼气发电后，可满足220万户家庭的用电需求。
4.2欧盟25国的沼气资源潜力
奥地利自然资源和应用生命科学大学的T.Amon等人的研究表明，欧盟25国现有农作物耕地9，300万公顷。按照兼顾食物、饲料和生物能源生产的需要布置可持续的轮作体系，能源作物占总面积的20％。其产甲烷率取中值(6，500Nm3／公顷·年)，可年产甲烷1，209亿Nm3，相当于替代1.04亿t石油当量。另一种测算结果是，如果欧盟25国所有的农地都利用起来(意味着有相当部分的坡地种植能源牧草)，仍按20％的比例种能源作物，产甲烷率为4，000Nm3／公顷／年。则可年产甲烷3，720亿Nm3，相当于替代3.34亿t石油当量，是25国全部交通运输石油年需求量的96％!
据丹麦Aalborg大学技术学院Jens.Nielsen等的研究。欧盟27国沼气的现实潜力——利用耕地面积的5％轮作专用沼气能源作物，平均单产生物量20t(干物)／公顷——相当于每年734亿m3的天然气。其中，来自能源作物的占71％，来自厩粪的为28％。最大潜力(能源作物占耕地面积的30％；平均单产生物量30t干物／公顷)则为4600亿m3／a，相当于欧盟27国一年全部天然气的消费量。
4.3中国的沼气资源潜力
由表1的数字可以推断，如果说欧盟27国沼气的现实潜力(指基本不考虑农地种植专用沼气能源作物作原料)相当于每年734亿m3的天然气，那么中国沼气的现实潜力绝不会比它们少。
按沼气五大传统资源——工业有机废液、城镇生活污水、城乡填埋垃圾、畜禽粪便和农、林收获／加工残余物分类，我国沼气的潜力粗略估算结果是年产沼气量1500亿m3，折合860亿m3甲烷；可替代近900亿m3的天然气，比2008年我国天然气的实际消费量还多出近200亿m3!
沼气发酵技术可以利用几乎任何形态的生物质。我国虽然人多地少，但“地少”主要是耕地少，而草地面积和林地面积却分别是耕地的3倍和2倍。其上生长的各种生物质都是广义的“能源作物”，特别是在亚热带分布广，温度高且雨量大，生物产量之巨难以想象。包括降水量只有400mm的半干旱地区，我国上亿公顷的退耕还林，草地及退化草原，如果实施“营养体农业”(即着眼干收获最大可能的生物量而非谷物籽粒)，则可充分利用充足的光照、雨热同期及多年生草、灌木耐旱力极强的特性，生产出大量可作为沼气原料的生物质。因此从长远看，产业沼气作为一种新的能源产业，在我国前途无量。
4.4欧盟国家开发沼气专用能源作物的启发
欧盟国家沼气专用能源作物的使用方式是全株青贮后再作发酵原料。这对我们有两大启发。首先，尽管因地少人多的国情，中国不可能大量种植沼气专用能源作物，然而目前粮食作物特别是玉米秸秆的利用方式和效率却是可以彻底改变和大幅度提高的。
我们对玉米收获前后的秸秆成分分析的结果表明，对于秸秆厌氧发酵性能至关重要的4项指标，在秸秆变干后都发生了非常不利于沼气发酵的变化。例如木质素含量几乎提高了1倍。使木质素大量与纤维素和半纤维素结晶，严重阻碍了后两者在生化转化过程中的降解。如果专门培育果穗成熟时茎秆仍然青绿的玉米品种，并采取在收果穗时同时收获／青贮茎秆的技术路线，则沼气的原料来路可以拓 宽，玉米茎秆的沼气产率也可得到很大的提高。当前。已有人工掰穗后随即田间机械切碎茎秆并压实装袋(青贮)的设备问世，为上述技术路线的实施提供了条件。
其次，对于在中国被寄与很大希望、但又存在着致命性技术障碍的“非粮”能源作物甜高粱而言，其收获后加工期过短(不到2个月)是当前难以克服的制约因素。但如果变甜高粱直接加工酒精的技术路线为甜高粱整株青贮再发酵加工成沼气，则由于青贮料易于保存，可常年随取随用，问题即迎刃而解。而且能量净产出还可能增高。其次，北方甜菜可能迎来重新振兴的好机遇。近一、二十年来，由于在产量和价格上无法与南方的甘蔗糖竞争，北方甜菜种植业及加工业严重萎缩，甜菜种植面积从1990年的67万公顷锐减到2007年的18.9万公顷，明显影响到农民收入和当地县域经济。如果考虑种植能源甜菜，则由于其生物学产量很高，使它在今后可成为一种理想的沼气专用能源作物。
5 我国开发产业沼气的案例
近10年来，中国农业大学生物质工程中心与广西必佳微生物工程公司合作，在引进世界领先水平的日本ABLE公司的UASB-TLP(Up-flow Anaerobic Sludqe Blanket-Turbulent，Laminar，and Pulsation)技术的基础上，实施再创新。在大幅度提高高浓度有机废液处理效率、多产沼气上作了初步探索，明确了通过高效厌氧发酵，在处理污染物的同时提取沼气的“双赢”途径。
5.1我国高浓度有机废液处理存在的问题
UASB(上流式厌氧污泥床)技术是荷兰学者21世纪70年代末发明并应用于生产的，引进我国后得到广泛的应用，但也存在若干问题。主要有：1)由于该技术当初是针对中低浓度有机废水(主要是啤酒厂废水，COD浓度为7000mg／L上下)设计的，没有处理高浓度(COD浓度数万甚至数十万mg／L)有机废液的经验可以借鉴。“依样画葫芦”地用到处理高浓度有机废液上，效果不理想：2)厌氧罐起动耗时间过长，厌氧颗粒污泥培养和稳定技术有待改进；3)沼气产出量少，不能满足产业化沼气的要求。一般容积产气率在1m3／m3·d以下。与在某些理想工艺的中试条件下，厌氧反应器的容积产气率高达8～20m3／m3·d相比，差距极大。
由于厌氧发酵效率低下，许多用木薯和甘蔗废糖蜜为原料的淀粉和酒精企业不得不加大发酵罐容积。单罐容积达上万立方米的情况比比皆是，大大提高了造价和运行成本。
5.2一种高效消解高浓度有机物的厌氧发酵技术
UASB-TLP技术的主要优点是发酵罐内分别形成层流、涡流和脉动流区，能与高浓度有机废水进行高效率的接触反应，从而大大提高了厌氧装置的有机负荷和反应效率。设备的COD容积负荷可高达50kg／m2·d，沼气回收率达98％以上，可生化分解的COD去除率达98％。装置的耐负荷冲击能力强。设施占地少，节省固定投资。在此基础上，我们针对糖蜜乙醇废液和木薯乙醇废液的特点，进行了菌群筛选与优化、颗粒污泥最佳培养条件的选择和控制，并改进了厌氧罐体内部结构，获得了成功。在中试(800m3厌氧罐)规模下，COD负荷达到25kg／m3·d。这项成果使高浓度有机废液的处理效率。比国内普遍使用的UASB技术提高近10倍，而造价只有约三分之一。近年先后在广东农垦三和酒精厂和广西武鸣县安宁淀粉厂等4家企业得到应用。其中，三和厂酒精废液COD浓度为10×105mg／L，日排1300m3，设计COD负荷达到25kg／m3·d，COD去除率65％以上。三和与安宁两家企业的沼气日产量均达到30000m3。当前正在建设产业沼气商品化利用示范项目。
5.3沼气产业化的投资和经济效益初步核算
上述淀粉、酒精企业以往的废液治理费要4～5元／m3。采用UASB-TLP技术后，每立方米木薯酒精废液和废糖蜜酒精废液可分别产出沼气(折甲烷)8m3～40m3；每立方米木薯酒精废液处理成本仅为约2元(武鸣县安宁淀粉厂案例)；沼气提纯的成本低于0.2元／m3；而提纯沼气的价值可达4.5元／m3(按两广地区的天然气及LPG价折算)。换言之，木薯酒精废液的实际值升至30元／m3以上。
表3为我们正在建设的武鸣县安宁产业沼气示范项目的初步经济核算。在粗沼气成本高定价、提纯沼气价定低价(低于等热值天然气价的20％)以及未计算碳减排的CDM收益的情况下，投资效益测算结果仍然良好。投资回收期在6年以内。
6 产业沼气对我国的多重效益
煤和石油两大能源从战略上关系到我国的安全。3／4的原油用于炼制运输燃油；6成的煤炭保证发电(与此同时产生数十亿tCO2)；现今石油的进口依存度已是50％，专家预测到2050年石油需求量将是现在的近3倍(66.6亿tce)；天然气的进口量剧增；如不采取决定性措施，届时C02排放量将由2005年的14亿tC，猛增到34.7亿tC。减排CO，的国际压力会更大。因此，发展化石能源煤、油、气的替代——产业沼气已刻不容缓!
6.1沼气的巨大温室气体减排潜力
沼气的温室气体减排潜力应引起高度重视。交通运输是仅次于燃煤发电和土地利用变化的第三大温室气体的排放源。就全球而言，占温室气体中CO2年总排放量的23％。而据瑞典哥德堡市交通运输局2000年的资料，以公共汽车每行驶1公里排出的温室气体(包括NOx和CO2)当量计，柴油为3，486g，天然气为799g；而纯化沼气为1，583g。换句话说，用纯化沼气驱动的公共汽车可比用柴油减少55％的温室气体排放量。
甲烷的温室气体当量是CO2的25倍。畜禽粪便和有机废液如果随意露天贮积，其自然厌氧发酵产生的大量沼气就会直接进入大气，造成比CO2严重得多的温室气体效应。当前全国畜禽养殖场、工业有机废水和城市污水三项合计的COD年排放量估计约为1.4亿t。如果将其所含的生物能都开发利用起来。则理论上可相应减少全国CO2年排放总量约8％!
6.2产业沼气对我国“三农”问题的重要意义
特别需要强调的是：作为生物能源重要形态之一的产业沼气，由于具有物质化的能量载体，可部分替代油、煤或天然气，具有其他可再生能源(风能、太阳能等)不能比拟的优越性。尽管如此，但任何时候都不要忘记，发展产业沼气最 首要的出发点是振兴农村经济，增加农民就业和收入。
以农作物秸秆为例，如果秸秆能通过用先进技术和工艺制成沼气利用，种粮农民每亩可多收入300元左右，相当于甚至超过种粮的亩纯收入；而用边际土地和退耕还林、草的土地种植沼气专用能源作物。每亩至少可额外收入500～800元。
农村农业废弃物／能源作物制沼气符合生物质应用的“就地初加工一集中精制一集中供能”的理想模式。可彻底避免固体生物质能利用上的拦路虎——原料来源高度分散、运输困难和成本高，从而振兴农村中小企业。
7 产业沼气在我国发展的紧迫性和面临的瓶颈
中国是世界上最早发现和应用沼气的少数几个国家之一。很早就有了沼气产业化的雏形。但如今，不但在国际上我们应有的(农户沼气)“全球第一”形象未形成；在产业沼气领域，更落后于欧洲国家十几年，甚至比不上印度。
进入21世纪，我国农户沼气池数量飞速增长，2008年已超过3，000万个，遥遥领先居于第二位的国家(印度，240万个)。农户沼气有很多优点，特别适合我国农村居住分散、传统习惯影响深和生活水准尚低的国情；且以较少的投入(国家还有建池补贴)，农民即可获得实实在在的效益，特别是其生态和卫生效益十分突出，深受农民欢迎。
7.1我国大中型畜禽场沼气工程与欧盟国家新型沼气工程的对比
我国大中型畜禽场沼气工程容积产气率不理想、运行不稳定的主要原因是：①在反应罐内不能形成比较固定的厌氧颗粒污泥；②物料的水解、酸化、产H2和产CH4等对环境条件不同的过程混在一个反应罐内，互相牵制；③反应罐内物料的搅拌不足甚至没有；④缺乏标准化的过程控制。操作凭经验，不能及时发现运行问题，也不能适应物料理、化性质多变的特点；⑤物料干物浓度(TS)过低(一般只有6％左右)。⑥反应罐内运行温度无保证。一般低于中温发酵(37℃)的要求，更达不到高效的高温发酵所需的温度(50℃)。
反观欧盟国家的新型沼气厌氧反应罐，不但有两步法新工艺(酸化产H2与产CH4分在两个罐内)，更在罐体内配有作用显著的连续搅拌设施(CSTR)；采用青贮料为主原料(包括昆合厩粪)，加大了发酵物料的干物质浓度(TS高达25％～35％)，而且还要将发酵滤出液(含有大量厌氧微生物菌团)的约1／3回流入反应罐；发酵温度(35℃至52℃)有沼气发电余热加温的保障，因此其容积产气率可达到3.0m3／m3·d。更有甚者，有些沼气工程已开始进入智能化全过程系统控制和优化的阶段。
值得指出的是。作为发展中国家的印度，尽管其农户沼气池的数量远远少于中国，但规模化沼气工程数量却已达到3，380处，而且已开始沼气产业化的大规模行动。2007年底，欧洲最大的的发展银行(DGE)投资1，500万欧元，由德国Biogas NORD沼气公司技术承包，在甘蔗主产区马哈施特拉邦的三家甘蔗糖厂，利用甘蔗酒精的废渣／液作沼气发酵的原料，分别建设三个大型沼气工程。产生的沼气被纯化后装罐，运至孟买等大城市，替代天然气给大轿车提供燃料。
7.3我国产业沼气成长面临的主要障碍
从产业化的角度看，我国产业沼气成长面临的主要障碍是：1)厌氧消化效率(容积产气率)低及连带的厌氧反应器造价／运行维护费用过高；2)最主要的几种因地制宜、因原料制宜的产业沼气商品化利用模式(含示范工程)尚未明确；3)有关的基础设施(如沼气的分离纯化、压缩罐装／管道输送)几乎是空白。相关的沼气纯化和燃气发电等行业标准尚待制定；4)缺少科技型风险投资企业(家)的广泛介入；5)有关部门间的工作协调差；6)国家新能源政策补贴(除沼气发电并网售电外)尚不完善和配套。
8 结语和对策建议
产业沼气在中国的发展有着强大的需求和市场。原料的资源量充足，发酵技术和配套设备方面已经有了成功的案例。从物流条件上说，提纯沼气可直接应用现成的天然气基础设施；对产业沼气案例的经济核算表明，有明确的经济可行性。
建议国家有关部门尽快在我国创建几个区域型产业沼气——集中供气并替代天然气(特别是车用天然气)的示范工程。摸索不同地区产业沼气的可行途径和经验，大幅提高干部和群众对产业沼气重要性和可行性的认识。增强发展的信心。在这个过程中，希望能有较多的高技术产业风险型投资家的介入。
另外，建议加大对新型“能源一环保”产业沼气研发的扶植。尽快克服若干关键技术障碍。包括：1)大型沼气工程结构改造、优化，发酵过程实时监测和调控智能化：2)大型工程沼气液／渣的N、P回收、循环利用和排放的环境达标；3)产业沼气新原料(主要是专用能源作物)来源的开拓及相关性能的研究，包括专用能源作物品种的选育、高产栽培技术、收获和青贮设备、物料高效转化沼气技术等；4)沼气提纯工艺和设备的国产化和造价降低。
(摘自《农业工程学报》)