我國的生物天然氣資源豐富，可利用秸稈、畜禽糞污、生活垃圾、污泥、各類沼渣等各類可制備生物天然氣的資源潛力約為1500億立方米，完全可以替代我國的天然氣進口。日前國家能源局印發(fā)《關(guān)于促進生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》。《意見》提出，要統(tǒng)籌可再生能源和天然氣產(chǎn)供儲銷支持政策，將生物天然氣融入大能源，以工業(yè)化、市場化方式推動生物天然氣加快發(fā)展。根據(jù)指導(dǎo)意見，預(yù)計從2020年到2030年，生物天然氣產(chǎn)量將從20億立方米增加倒300億立方米。
生物天然氣是各類可生物降解的生物質(zhì)廢棄物通過厭氧消化制備得到生物燃氣（沼氣），再經(jīng)脫碳提純得到的成分和熱值與傳統(tǒng)化石天然氣相同的可再生綠色能源。生物天然氣制備的核心就是厭氧消化，厭氧消化效率是衡量整個產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和生物天然氣工程經(jīng)濟性的重要參數(shù)，而有機負荷率和容積產(chǎn)氣率則是評價厭氧消化效率的重要指標。我國的現(xiàn)有生物燃氣工程大都在較低的有機負荷條件下運行，容積產(chǎn)氣率較低，大部分<0.8 m3/(m3？d)，導(dǎo)致經(jīng)濟性較差。然而，如果在高負荷條件下運行，則厭氧消化系統(tǒng)容易酸化失穩(wěn)，進而導(dǎo)致穩(wěn)定性較差，嚴重的可能導(dǎo)致工程徹底停止產(chǎn)氣。因此解決高負荷厭氧消化的失穩(wěn)預(yù)警和穩(wěn)定調(diào)控是提升整個生物天然氣產(chǎn)業(yè)盈利能力的重要環(huán)節(jié)。
中國科學(xué)院成都生物研究所是國內(nèi)較早從事高負荷厭氧消化的失穩(wěn)預(yù)警和穩(wěn)定調(diào)控的研究單位。李東博士在前期失穩(wěn)預(yù)警研究（Water Research, 2018, 139:263-271；Bioresource Technology, 2017, 245: 90-97）的基礎(chǔ)上，以前期篩選的碳酸氫鹽堿度/總堿度比值作為失穩(wěn)預(yù)警指標，采用穩(wěn)定調(diào)控技術(shù)和自主研發(fā)的沼氣促進劑將蔬菜垃圾穩(wěn)定厭氧消化的有機負荷從1.0kg VS/(m3？d)提高到3.5 kg VS/(m3？d)，容積產(chǎn)氣率提高從0.4 m3/(m3？d)提高到1.9 m3/(m3？d)。高負荷厭氧消化失穩(wěn)預(yù)警和穩(wěn)定調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用可大幅提高產(chǎn)氣效率，提升工程經(jīng)濟性。
本研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃項目課題、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會、西部之光青年學(xué)者等的支持。相關(guān)成果發(fā)表在Biodegradation期刊上。