吴后兴

摘 要：文章具体探究了近几年我国以及国外在应用秸秆制造沼气方面的具体研究进展，并展望了未来将秸秆当作原料生产沼气能源的研究方向，希望能够提高农作物秸秆的实际利用率，进而解决我国资源短缺的问题。

关键词：农作物秸秆；沼气；研究进展；展望

中图分类号：S861 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160333124

1 研究进展

1.1 对原料进行预处理

通过预处理秸秆可以提高秸秆的实际产气率以及利用率，人们通常会从改善质地与调节营养等2方面研究秸秆的预处理。调节营养一般是对碳氮比进行调整。常见的调节营养的方法分别是：与部分碳氮比不高的原料进行混合实现发酵的目的；适当的加入化学元素[1]。如以zhang为代表的研究人士在秸秆中加入2%的氨水，并在110℃下通过2h的处理，产气率高达0.47L/g，比处理的秸秆产气率高17.6%。改善质地大致包括化学处理、生物处理与物理处理等。物理处理即应用热处理或机械处理改变秸秆的内部结构以及外部形态。

1.2 反应器接种

秸秆与粪便等发酵原料进行比较，其自身附着较少的微生物，只通过自身驯化很难达到发酵目的。所以，想要应用秸秆来制沼气，必须提前准备河泥、牛粪、城市污水等接种物。Letinga等人研究了各种接种物的具体产烷活性，其研究结果显示，最好的接种物为城市污水，它在30℃下要比牛粪产烷活性高10倍左右。

1.3 对发酵条件进行控制

投加原材料的数量、温度以及水动力等一直为沼气研究的重点，在秸秆沼气发酵研究中也是如此[2]。通过搅拌使水动力加快循环，进而使微生物可以与底质充分接触，这是提高产气率的一很好方法。可是，在秸秆制沼气中，反应器中有着较大的原料浓度，想应用搅拌来加快水动力会受到极大的阻力影响，且有较大的能耗，因此，人们通常不会应用此方法。Lars Mattias等人应用循环回流的方式对秸秆进行了处理，产气率明显有所增加，产气量能够达到1.35m3/（m3·d）。Zhang等人又将稻草作为发酵原料进行沼气生产，分别以50g/L、75g/L和100g/L的数量投入稻草，结果发现在增加原材料的投入量过程中，产气量也会随着增加。

2 对未来的展望

2.1 对原材料预处理的展望

通过研究发现秸秆的成分以及质地会影响到产气率。秸秆由果胶、半纤维素、蜡质和纤维素等组成，质地非常轻，很难进行分解，并且秸秆中还没有充足的氮、磷等成分，使微生物难以利用其进行发酵。应用物理法、生物法以及化学法来处理秸秆一直是众多专家学者人研究的内容，并且现阶段已经获得相应效果。可是其中却存在着很多问题等待解决：增加了处理费用；化学处理会造成二次污染；生物处理一直都在试验的初级阶段。所以，未来必须要找到一个科学的秸秆处理方法，以提高产气率。

2.2 对反应器接种的展望

在应用秸秆制沼气的过程中，应该由接种物引发反应，现在众多研究中也一直都应用传统接种物来引发秸秆发酵反应。可是下述几方面原因导致传统接种物的引发效率低，且代价还非常高。传统接种物有着不同的来源，含有的微生物数量以及类型存在着非常大的差异，还很难与秸秆原料特点相适应，所以，不同接种物会对发酵的启动和运行造成极大影响[3]；因为传统接种物没有较高的效率，在引起反应时需要众多接种物，这不但加大了进料强度，还增加了成本；因为众多因素的影响，在获取接种物方面也存在着很多困难，阻碍反应器的开启。所以，研发一些高效的接种物能够提高秸秆的产气率，这值得人们进行深入研究。

2.3 对发酵条件控制的展望

发酵原料的浓度与水动力的控制要比温度控制容易很多。通常高温情况下，微生物会加快代谢速度，反应器的效率也非常高。可是，在实际操作中，不但要考虑效率，还要考虑操作管理与经济性等。尤其是从产能与节能这2个观点分析，沼气的发酵需要根据净产能量进行设计。所以，从理论上讲最适合发酵的温度与工程最佳温度不相同。对于工程最适温度应该通过综合比较之后才可以确定。同时，沼气发酵还会受到温度变化所影响，如果发酵温度突然改变3℃，那么发酵过程就会发生改变。所以，控制发酵温度以及促使反应式保持恒温，是未来秸秆制沼气的重点研究方向。

3 结 语

随着经济的发展，我国面临着环境保护与经济增长2种压力，这就需要农村利用秸秆发酵制沼气为获取能源，进而在环境与能源这2方面获得成效。我国目前在此方面的研究已经有了相应的进展，但是还有不足之处，需要众多研究人士可以对其加强完善与改进，进而使秸秆产气率大幅度提高。

参考文献

[1] 冯伟，张利群，何龙娟等.基于循环农业的农作物秸秆资源化利用模式研究[J].安徽农业科学，2012，40（2）：921-923，973.

[2] 汪翔.江苏农作物秸秆综合利用现状及对策研究[J].安徽农业科学，2012（5）：2945-2947.

[3] 方放，李想，石祖梁等.黄淮海地区农作物秸秆资源分布及利用结构分析[J].农业工程学报，2015（2）：228-234.