双碳研究 变粪为宝:农场沼气池大幅度减少温室气体排放
来源:leyu乐鱼全站 发布时间:2025-08-31 08:49:55
农场沼气池给农场主和当地社区提供了巨大优势。通过沼气池,农场主可以优化养分管理,并将废弃物转化为能源与肥料,同时还能够大大减少恶臭气体挥发和甲烷排放。
因此,这些沼气池系统不仅有助于实现环保目标,还能减少化肥需求。日常检测和定期检修能保证系统稳定性,维持系统长时间运行。详尽的成本评估以及清晰的维护指南为农场主提供了实用的参考。
美国农场普遍的使用了最常见的农场沼气池系统技术。农场主会根据动物粪污管理需求和现有资源来选择系统,例如完全混合式反应器(CSTRs)、覆盖式氧化塘以及推流式反应器。
系统的选择取决于废弃物处理方法和动物粪便类型。从厌氧消化器系统收集的沼气可用于发电、加热锅炉或熔炉以及实现热电联产。
通常情况下,农场沼气池包括几个不同的部分,包括沼气池室以及浆料制备设施。储存区用于存放处理过的粪水,被分隔开来的空间则用于收集气体和存放加热和搅拌用的机械设备。
定期检查和维护至关重要,这确保操作人能无障碍使用所有设备。合理的设计和定期维护有助于维持沼气生产的全部过程的安全和效率。
英国甲烷气体排放统计中,农业生产占据榜首。每年农业生产的全部过程中排放到大气中的甲烷气体超过1700万吨二氧化碳当量。许多甲烷排放来自于牲畜,其中牛是主要的排放源。因为部分甲烷在动物消化过程中通过肠内发酵逸出,厌氧消化器无法捕获所有甲烷。
在美国,农业生产排放预估约占温室气体排放总量的10%。在过去的一个世纪里,牛粪释放的甲烷产生的温室效应是二氧化碳的28倍。
厌氧消化系统通过多种策略减少甲烷排放。系统会捕获未经处理的粪水或农家肥储存过程中产生的甲烷气体,随后将捕获的甲烷转化成可用能源,从而阻止其进入大气。被捕获的甲烷可被转化为电能或热能。畜禽粪便和有机废弃物的养分得以循环利用。
这一过程减少了化肥生产和运输所需要的化石能源,还降低了一氧化二氮的排放。养分循环利用还降低了一氧化二氮的排放。在厌氧消化过程中所产生的堆肥纤维能够更好的降低园艺行业对泥炭的依赖,由此减少泥炭提取过程中二氧化碳的排放。
总体减排量与利用能源作物产生的气体(而非化石燃料)发电所实现的减排量之间,存在非常明显差异。乔纳森·莱彻(Jonathan·Letcher)在《农场沼气池》(Farm Digesters)一书中的引文有助于阐明这一点。厌氧消化器的工作原理是通过粪便与氧气分离技术来阻止甲烷释放。当地考验查证表明,这一技术能够使大气中的甲烷含量降低约80%。
每产生1千瓦时的电力,化石燃料燃烧平均排放0.7千克二氧化碳,能源作物净排放值为0.45千克。相比之下,混合使用粪水和能源作物的二氧化碳排放量则不足0.1千克。
班戈大学开展的一项新研究预计,仅处理牛粪水的沼气池每产生1千瓦时的电力,就能减少3.27千克二氧化碳当量的净温室气体排放。
这些数据表明,与单纯使用能源作物相比,通过沼气池处理畜禽粪便能更有效地减少温室气体排放。尽管单位沼气池容积内能源作物的产能更高,但相较于处理畜禽粪便,其排放量也更大。
农场沼气池减少的有害化学气体不仅限于甲烷。这类系统通过产生富含养分的消化残留物,能代替合成肥料,降低一氧化二氮的排放,而一氧化二氮产生的的温室效应远大于二氧化碳。
此外,这些设备给农场主带来了经济效益。农场沼气池产生的可再次生产的能源可以售给电网,还能减少化肥开销。这样的成果不仅有助于改善环境,还能促进农村社区的财务稳定。
实地调查已经证实,厌氧消化器能够更好的降低约80%的甲烷排放量。美国加利福尼亚州通过强有力的政策支持推动沼气池投资,预计到2030年,温室气体排放量较2013年将降低40%。这一政策为其他致力于减少温室气体排放、发展可再次生产的能源的地区树立了模范。
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