2019年3月7日

废物转化为燃料:用于运输和烹饪的瓶装生物甲烷

贡献:Virendra Kumar Vijay, Rimika Kapoor

作者在位于德里的印度理工学院进行的研究，已经找到了一种将有机废物制成的生物甲烷装瓶的方法。成品可作为燃料用于运输和烹饪。

原始沼气vs.升级沼气

沼气通常是由有机废物的厌氧分解产生的。原始沼气含有大约50% - 65%的甲烷(CH4)， 30% - 45%的二氧化碳(CO2)和微量的硫化氢和水蒸气。沼气的热值与浓缩甲烷的热值成正比。甲烷的存在增加了它的热值，而二氧化碳除了不可燃外，还限制了它的压缩性，从而使它难以储存在容器中。

维贾伊博士是本文的合著者之一，他将原始沼气定义为一种低级燃料。它可以在生产现场使用，也可以在附近用沼气炉灶做饭，或者用双燃料或100%沼气发动机发电。原始沼气必须升级到天然气质量，才能用于设计为使用天然气的车辆。而且必须装瓶，这样才能运输到不同的地方。

沼气升级扩大了沼气的使用范围。甲烷含量为50%的原始沼气的热值为21MJ/m3，而甲烷含量超过90%的升级沼气的热值约为35MJ/m3，这使得升级沼气更适合用于运输和烹饪等更高价值的应用。

升级版瓶装沼气是一种重要的可再生燃料;它是一种环保、清洁、廉价和多功能的燃料，有助于废物管理和建设可持续发展的环境。瓶装沼气可以很容易地通过印度现有的天然气基础设施进行分配。

印度目前的沼气产量只是其潜力的一小部分

维贾伊博士和他在印度理工学院德里的研究团队估计，印度每年沼气的潜在产量约为483825亿立方米，相当于每年5400万立方米，或每年2400万公斤的升级沼气。以下是对印度目前沼气生产及其巨大潜力的总结。

印度的快速工业化和人口爆炸导致了数千吨有机废物的产生。这里有许多养牛场、奶牛场和村庄社区，有大量的牛产生粪便，这些粪便有可能在不同规模上产生沼气。有机垃圾产生于食堂、青年旅社、社区厕所、酿酒厂、食品加工、纸浆和造纸、污水处理厂和垃圾填埋场等行业。根据2013年能源统计数据，印度可能在全国各地建造1200万个家庭沼气厂，自2012年12月以来，印度已经建造了450万个家庭沼气厂。

截至2004年，印度已经安装了4000多个社区沼气厂、机构沼气厂和夜间土壤沼气厂。印度各地约有300家酿酒厂，合计可生产12亿纳立方米沼气，2000家制革厂可生产787,500纳立方米沼气。家禽养殖场数量的增加也提高了沼气产量，目前家禽数量为6.49亿只，还可以产生21.73亿Nm3的沼气。

根据印度政府在2013年发布的《生物燃料发展规划委员会报告》，估计有1340万公顷的边际土地和荒地适合种植麻桐树，这可以满足大规模种植，从而达到印度政府所确定的混合目标。与粪浆相比，生物柴油提取后产生的非食用籽饼具有更高的产沼气潜力，粪浆含水量较高(超过90%)，产甲烷比容量相对较低。

瓶装沼气

装瓶沼气拓宽了其应用范围。维贾伊博士和他的团队开发了一种自动沼气升级和装瓶系统。一个10立方米/小时的水擦洗沼气升级和装瓶系统在印度理工学院德里运行。升级装置装瓶部分由多级高压压缩机组成，吸气0.5 bar，排气压力200bar，容量5nm3小时;还有一个双缸级联。过滤器用于去除水分。使用的储气瓶是高压标准CNG气瓶，水量为120 (2×60)升。CNG分配电缆和NZS标准的喷嘴用于向车辆填充气体。

车辆中的生物甲烷

在印度，生物甲烷作为汽车燃料的使用范围可以通过印度压缩天然气(CNG)基础设施的增长来理解。虽然天然气在印度还不是主要的运输燃料，但使用CNG是朝着在运输中使用升级的沼气的目标迈出的关键一步。由于沼气转换与天然气转换相同，升级后的沼气可以很容易地替代国内现有的天然气车辆和基础设施。

用升级的沼气做饭

除了使用升级的沼气供专属使用外，印度还有一个巨大的烹饪燃料市场。在印度，升级后的沼气可以在农村的小型餐馆(dhabas)、高速公路餐馆、酒店和城市地区的餐馆、寺庙和婚礼大厅的社区厨房、路边餐馆等用作烹饪燃料。

研究正在进行中，试图使沼气在印度更加实用和可用。其结果将是更有效地利用有机废物，并为烹饪和运输提供廉价、清洁的燃料。

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作者简介

Virendra Kumar Vijay教授是《工程变革》的特约编辑，在印度理工学院德里分校农村发展与技术中心(CRD开云全站app登录官网入口下载T)工作。开云体育体育赛事

Rimika Kapoor是印度理工学院德里CRDT的博士后研究员。

标签:沼气，沼气工厂，SDG13，SDG7