2017 年 3 月 14 日
農業
沼氣－再生能源
儘管氣候變遷的影響已經顯而易見，但世界各地的人們仍在爭論氣候變遷的存在和影響。
使用再生能源是應對氣候變遷最合理的解決方案。
厭氧消化和沼氣生產都為我們提供了一個平台，以解決固體廢棄物管理、碳排放和能源危機等多個環境問題，同時也有助於降低氣候變遷的不利影響。
厭氧消化是自古以來我們已知的現象，釀造啤酒就是其中一個例子。
儘管該過程在環境中自然發生，但其全部潛力尚未充分利用。
義大利物理學家亞歷山德羅·伏特是第一個發現沼澤地產生甲烷的人。
這項發現導致了世界各地開始生產沼氣和發電。
目前，德國是利用沼氣發電和生質能進行能源轉換的領先國家。
然而，印度第一座成功的沼氣發電廠於 1859 年在印度孟買（現孟買）的一個麻風病院建成。
然而，印度的情況並不像德國那麼樂觀，因為這裡運作的是更分散的沼氣廠。
印度擁有約 5 萬個家用沼氣廠，可滿足家庭烹飪用氣和熱水器的需求。
沼氣發電技術現已達到一個新的水平，印度需要採用這些新做法，實現向永續能源的飛躍。
沼氣生產的關鍵步驟是：
基質生成
基質的選擇決定了產生的沼氣的數量。
如果所使用的基質脂肪含量高，那麼平均80%的生物質可以轉化為沼氣；同樣，高蛋白質含量將導致 70% 的氣體產生，而富含碳水化合物的底物將導致 60% 的氣體產生。
任何有機廢棄物均可用於生產沼氣，如農業廢棄物、動物糞便、能源作物、生活污水以及有機質含量高的工業廢棄物。
在將底物送入厭氧消化器之前，必須對底物進行處理，以促進高效的厭氧消化。
常見的加工步驟是機械性粉碎和用酸和鹼進行化學處理。
厭氧消化器中的微生物消化
厭氧消化可以發生在厭氧潟湖、垃圾掩埋場和封閉的厭氧消化器系統。
厭氧潟湖和垃圾掩埋場等開放式系統的缺點是，產生的大量沼氣會流失到環境中。
高效厭氧消化過程的核心是厭氧消化器，它可以更好地控制製程和沼氣產量。
廣泛應用於各種用途的不同類型的厭氧消化器有：
- 攪拌槽式生物反應器－農業廢棄物和動物糞便
- 上流式厭氧污泥床和擴展顆粒污泥床反應器 - 流出物乾物質含量低於 2%
- 推流反應器－動物和農業廢棄物，乾物質含量為30-60％
- 車庫系統－乾物質含量超過70%的生活固體廢棄物
進行厭氧消化過程所需的機制由一組微生物提供。
由於產乙酸和產甲烷的最終過程對酸性 pH 值敏感，因此利用合適的緩衝系統在整個過程中維持 pH 值至關重要。
影響厭氧消化器平穩運作的其他運作參數是有機負荷率、溫度和微量礦物鹽。
沼氣和生物甲烷生成
厭氧消化的最終產物是沼氣和消化物。
沼氣的一般成分如下：
| 複合 | 公式 | 百分比 |
|---|---|---|
| 甲烷 | 通道4 | 50-75 |
| 二氧化碳 | CO 2 | 25-50 |
| 氮 | Ň2 | 0-10 |
| 氫 | Ĥ2 | 0-1 |
所獲得的消化物具有很高的營養價值，可以用作農業活動的有機肥料。
粗製沼氣含有微量硫化氫，會腐蝕供水管路和熱電聯產 (CHP) 發電機。
因此，利用現有消化器的某些升級技術，將沼氣進一步淨化為生物甲烷。
生物甲烷含有97%的甲烷，與沼氣相比燃料效率更高。
生物甲烷可以輸送到熱電聯產發動機，該發動機既可以發電，又可以產生家庭所需的熱水。
熱電聯產引擎的工作原理是熱電聯產。
生物甲烷燃燒產生的能量可用於驅動發電機的渦輪機來發電，而熱交換系統則為我們提供用於家庭和工業用途的熱水來源。
儘管再生能源是眾所周知的話題，但其重要性尚未引起大眾的重視。
太陽能和風能是再生能源生產的領導者，但沼氣發電正在迎頭趕上。
沼氣發電的主要優點在於其可用作儲存能源，從而彌補太陽能或風能無法利用的時期。
沼氣發電的潛力可以滿足印度農村地區的需求，這些地區的電網連接較差。
隨著政府新政策和廣泛認知的出現，可以肯定的是，未來幾年印度的沼氣發電狀況將會大幅提升。
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