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生物天然气（Bio-CNG或Biomethane）是通过对**沼气**进行提纯和净化处理后得到的可再生天然气，其成分以甲烷（CH₄）为主（含量≥95%），可直接替代传统化石天然气（LNG/CNG），是清洁能源和循环经济的重要组成部分。

一、生物天然气的生产流程

1. 原料来源

有机废弃物：农业秸秆、畜禽粪便、餐厨垃圾、污水处理厂污泥、工业有机废水等。

能源作物：专门种植的高产沼气作物（如玉米、甜高粱等），但需注意与粮食安全平衡。

2. 核心工艺步骤

厌氧发酵：在密闭发酵罐中，微生物分解有机物产生沼气（含50%~70%甲烷，其余为CO₂、H₂S等杂质）。

- 沼气提纯：通过物理或化学方法（如变压吸附PSA、水洗、膜分离）去除CO₂、H₂S、水分等，提升甲烷浓度至95%以上。

- 压缩储存：提纯后的生物天然气压缩为CNG（压缩天然气）或液化后储存（LBG）。

二、生物天然气的核心优势**

1. 环保效益

- 减少温室气体排放：替代化石燃料，降低CO₂和甲烷泄漏（未处理的沼气直接排放温室效应更强）。

- 废弃物资源化：解决农业、城市有机垃圾污染问题。

2. 能源价值

- 热值与化石天然气相当（35~40 MJ/m³），可直接用于燃气发电、工业燃料、车用能源（如生物CNG公交车）。

- 分布式能源潜力：适合农村地区就地消纳，降低能源运输成本。

3. 政策支持

- 多国将其纳入碳中和战略（如欧盟《可再生能源指令》、中国“十四五”生物经济发展规划）。

- 碳交易机制中可产生额外收益（如CCER碳减排指标）。

三、应用场景**

领域具体应用 |

交通燃料 车用生物CNG/LNG，替代柴油，减少颗粒物和NOx排放（尤其适用于公交车、重卡）。

工业能源为陶瓷、玻璃、食品加工等企业提供清洁热源。 |

居民用气并入城市燃气管网，补充居民生活用气需求。 |

发电并网 通过燃气轮机或燃料电池发电，稳定输出可再生能源电力。

四、技术挑战与发展瓶颈**

1. 成本问题

- 原料收集和运输成本高（尤其分散的农业废弃物）。

- 提纯设备投资大（小型项目经济性较差）。

2.技术难点

- 沼气产率受原料成分、发酵温度、pH值等因素影响，稳定性需提升。

- 硫化氢（H₂S）和硅氧烷等杂质对设备腐蚀性强，净化技术要求高。

3. 政策与市场障碍

- 缺乏统一行业标准，并网准入机制不完善。

- 消费者认知度低，市场接受度需培育。

五、全球发展现状与案例

1. 欧盟

- 领先全球，德国、瑞典等国将生物天然气用于交通和供热，占比达天然气消费量的10%~20%。

- 案例：瑞典公共交通系统广泛使用生物CNG巴士。

2. 中国

- 2025年目标：生物天然气年产量超100亿立方米（《“十四五”可再生能源发展规划》）。

- 典型案例：河南安阳餐厨垃圾制生物天然气项目，年处理垃圾43万吨，年产CNG 900万立方米。

3. 印度 - 推动“国家生物天然气计划”，支持农村家庭和小型农场建设沼气池。

六、未来趋势

1. 技术创新

- 开发高效厌氧菌种、智能化发酵控制系统。

- 探索“电转气（Power-to-Gas）”技术，利用过剩可再生能源电解水制氢，与CO₂合成甲烷。

2. 产业链整合

- 构建“农业-沼气-有机肥”循环模式，提升综合收益。

- 与碳捕集（CCUS）结合，实现负碳排放。

生物天然气是连接废弃物管理与零碳能源的关键桥梁，其规模化发展需依赖技术突破、政策激励和商业模式创新。