据《农民日报》2007年9月12日报道：我国是世界上最大的农业生产国，每年要产生各类作物秸秆7亿吨，其中有约40%未得到有效的处理和利用。不仅浪费了资源，而且还由于秸秆的露天焚烧，导致严重的大气污染、火灾和交通事故的发生。秸秆的处理与利用是我国农村面临的主要资源环境问题之一，迫切需要寻找新的利用途径。8月22日，在中国农业大学举办的“2007发展中国家可再生资源论坛”上，北京化工大学李秀金教授的一番慷慨陈词，再度引起国内外众多专家对农村资源短缺和环境污染问题的高度关注。
一方面农村需要大量热能来维持炊事、取暖、照明等日常生活，另一方面以秸秆为代表的大量自然资源却因找不到出路而白白浪费。如何破解秸秆有效利用的难题呢？李秀金教授亮出了他的答案——秸秆生物气化。
万事俱备 只欠东风
何为秸秆生物气化？李秀金教授介绍说，它是指利用厌氧微生物把秸秆转化成沼气的生物学过程。厌氧消化技术本身已经非常成熟，它已被非常广泛地用于多种有机废弃物的生物气化，如人畜粪便、食品废物、生活垃圾、活性污泥等易降解有机物。秸秆常作为厌氧消化的“配料”使用，用于调节物料性状或碳氮比等，一般不以秸秆为主原料进行厌氧消化生产沼气。
李秀金解释了其中的原因：秸秆的木质纤维素含量高，不易或不能被厌氧菌消化，导致消化效率不高、产气量低，投入产出效益差；秸秆也不具有流动性、无法进行连续消化，且密度小、体积大，进出料困难，生产效率低；现有反应器主要是污水处理和畜禽粪便消化用反应器，缺乏适合秸秆物料特性，并能稳定、高效运行的专用反应器。“但是，与常用的厌氧消化原料如畜禽粪便等相比，秸秆具有来源广泛，收集、储存方便，价格便宜等特点，如果能解决一些特殊的关键技术，则有望形成一个大的生物能源产业。”李秀金教授自信地说，目前，秸秆生物气化技术尚处于研究和示范阶段，无论从原料、理论背景等方面来说都已万事俱备，只欠技术突破的东风。
对症下药 各个击破
相对于畜禽粪便等易消化的物料，秸秆的生物气化要困难得多，因此，要从秸秆的物料特性出发，通过有效的预处理、高效厌氧消化反应器的设计和优化运行参数等多方面着手，才能实现秸秆的高效生物气化。
“由于厌氧菌对秸秆中的木质素等不能进行有效的降解，而现有技术还不能对这种能力有根本的改变，因此，只能从改变物料性状本身着手，通过物理、化学与生物方法进行预处理，为厌氧菌提供易消化的‘食料’。”李秀金教授介绍，物理方法主要有切碎、粉碎、汽爆等；生物法主要是通过微生物的作用，预先对秸秆进行生物降解；化学法通过化学试剂对秸秆的碱化、氨化和中和等作用，以改善秸秆可厌氧消化性质。“物理法简单，但效果不明显；生物方法具有环境友好、处理效率高等优点，但需要较高的条件，目前尚不能用于实际生产。”李秀金教授说，“北京化工大学在利用化学试剂预处理秸秆方面获得了重要进展，通过在常温下的固态处理，可使产气量提高50%以上，并已在工程中得到应用，是解决秸秆生物消化性能的切实可行的方法。”
李秀金教授介绍，目前，国内外在针对秸秆物料特性的厌氧消化反应器方面的研究还非常少。秸秆密度小、体积大、不具有流动性，因此，无法使用一般的“连续流”反应器。“批式”反应器需要完全停机以装、卸物料，运转周期长，且不能连续、稳定地产气。比较好的方法是采用两相厌氧消化技术，一个气化反应器配套若干个酸化反应器。酸化反应器“批式”进料，气化反应器“连续”产气，从而实现“批式”进料，但沼气却可保持“连续”产出。此外，由于秸秆不能由输料泵等自由输送，进出料难度大，秸秆消化反应器应以“卧式”为主，以方便进、出料。同时，针对不同反应器，研究最优的运行参数，实现专用反应器的高效率的运行。
两个层次 期待飞跃
我国农村沼气以户用小沼气为主，这是沼气利用的第一层次，事实证明它对缓解农村资源短缺和保护生态环境发挥着重要的作用。而沼气走出农业，实现高附加值的工业化应用，则是沼气利用的第二层次。如果两个层次能够有机结合，形成一个独立的沼气产业，我国沼气建设和利用将实现质的飞跃。
李秀金教授说，2002年北京化工大学在山东泰安建成了我国第一个以秸秆为主原料的厌氧消化生产沼气的集中供气示范项目。一期工程总反应体积250m3。年可消耗玉米秸160吨，牛粪1080吨，生产沼气38400m3，可为105户农户提供生活用能，同时，可生产57.6吨有机肥料。
如果说沼气利用第一层次的快速发展，为沼气产业的形成准备了充分条件的话，那沼气的规模化生产和工业化应用则是沼气产业形成的必要条件。李秀金教授说，目前，沼气的工业化利用途径主要有发电、车用燃料和注入天然气管道等。我国正处于开始进入“汽车时代”的阶段，对燃料的需求量随之显著增加，这为沼气车用的发展提供了良好的发展机遇和发展空间。目前，瑞典已有几千辆沼气汽车、公交车，甚至还生产出了世界上第一辆沼气火车。我国在车用沼气方面的研究才刚刚开始，尚没有成功的工程实例，因此，需要积极推进。
“不管从哪个层次来说，以秸秆为原料生产沼气，都具有非常广阔的前景。一旦在农村形成一个新的产业———沼气产业，无论对于开辟农民就业渠道推动农村经济发展，还是对优化配置和保护自然资源，抑或是对推动国家能源战略格局的形成都具有实质性的意义。”李秀金教授如是说。
