2019年3月7日

废物转化为燃料:装瓶运输和烹饪用的生物甲烷

贡献:Vorendra Kumar Vijay，Rimika Kapoor

在印度理工学院Delhi的作者研究导致了一种用有机废物制成的生物甲烷的方法。成品可用作运输和烹饪的燃料。

原始沼气与升级的沼气

沼气通常是由有机废物的厌氧分解产生的。未经加工的沼气中含有大约50 - 65%的甲烷(CH4)， 30 - 45%的二氧化碳(CO2)以及微量的硫化氢和水蒸气的组分。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，抑制了它的压缩性，从而使其难以储存在容器中。

维贾伊博士是这篇文章的合著者之一，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，或在附近使用沼气炉灶烹饪，或在双燃料或100%沼气发动机中使用发电。未经处理的沼气必须升级为天然气质量，以便用于设计使用天然气的车辆。而且必须装瓶，这样才能运输到不同的地方。

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更高价值的应用，如运输和烹饪。

升级的瓶装沼是一个重要的可再生燃料;它是一种环保，干净，便宜且多功能的燃料，有助于废物管理和建立可持续环境。瓶装沼气可以通过印度已经存在的天然气基础设施轻松分配。

印度目前的沼气产量只是其潜力的一小部分

印度理工学院德里分校的维贾伊博士和他的研究团队估计，印度每年可能产生约4838.25亿立方米的沼气，相当于每年5400万立方米，或每年2400万公斤的升级沼气。以下是印度目前的沼气生产及其巨大潜力的概述。

在印度的快速工业化和人口爆炸导致印度成千上万的有机垃圾产生。有许多养牛场，牛奶厂和村庄社区，具有大量牛产生粪便，其具有在不同尺度上产生沼气的潜力。有机废物是在食堂，旅馆，社区厕所，酿酒厂，食品加工，纸浆和纸等行业产生的，污水处理厂和垃圾填埋场。根据2013年的能源统计，印度可能会在全国各地建立1200万家庭沼气植物，自2012年12月以来建立了450万家庭植物。

在印度安装了4000多种社区沼气植物，制度沼气植物和夜间土壤沼气厂，直到2004年安装了。在印度中有大约300次酿酒犬，共同产生12亿NM3的沼气和2000年的制革能够生产787,500 nm3的沼气的装置。越来越多的家禽农场也增加了沼气生产率，与目前的64900万只鸟的人口一样，可以生成21.17.1亿NM3的沼气。

按生物燃料的开发计划委员会的报告发布的印度政府在2013年,估计有1340万公顷的面积边际土地和荒地是适合种植麻疯树,这可以满足大规模种植,以满足混合固定由印度政府的目标。与粪浆相比，提取生物柴油后产生的非食用籽饼具有更高的产沼气潜力，粪浆的含水量高(超过90%)，导致相对较低的特定产甲烷能力。

瓶装沼气

装瓶沼气拓宽其应用。Vijay博士及其团队开发了一种自动化的沼气升级和装瓶系统。基于10m 3 / h水的沼气升级和装瓶系统在IIT Delhi运行。升级工厂的装瓶部分由多级高压压缩机组成，具有0.5巴的抽吸，排出压力200巴和容量5 nm3小时;和一个双缸级联。过滤器用于去除水分。使用的储存缸是高压标准CNG气缸，水量为120（2×60）升容量。用于NZS标准的CNG分配电缆和喷嘴用于将气体填充到车辆中。

甲烷在车辆

通过在印度压缩天然气（CNG）的基础设施的增长，可以理解生物甲烷作为印度车辆燃料的利用范围。虽然天然气尚未在印度的主要运输燃料中，但CNG的使用是朝着在运输中使用升级沼气的关键步骤。由于对天然气使用的沼气转换相同，因此升级的沼气可以在当前在该国目前可用的现有天然气汽车和基础设施中替代。

用升级的沼气做饭

除了使用升级后的沼气作为圈养使用外，印度的烹饪燃料市场巨大。在印度，升级后的沼气可以作为一种烹饪燃料，用于农村的小型餐馆，如dhabas，高速公路上的餐馆，酒店和城市地区的餐馆，寺庙和婚礼大厅的社区厨房，路边餐饮场所等。

正在持续研究，寻求使沼气更实用和可用在印度。结果将更有效地使用有机废物和廉价，洁净燃料，用于烹饪和运输。

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关于作者

Virendra Kumar Vijay教授是在农村发展和技术（CRDT），Iit-Delhi的工程方面有助于改变和工程的贡献编辑。

Rimika Kapoor，印度理工学院CRDT博士后研究员。

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