来源：Diinsider草根创变者
在2015年中非合作论坛上，中方表示将支持非洲增强绿色、低碳、可持续发展能力，支持非洲实施100个清洁能源和野生动植物保护项目、环境友好型农业项目和智慧型城市建设项目。这项“中非绿色发展合作计划”为中非在可再生能源领域的合作注入一针“强心剂”。在从传统能源向清洁能源过渡方面，非洲是全球最具潜能的地区，开发和利用清洁能源不仅可减轻对环境的污染，更将成为非洲改善供电能力的关键举措。
中非沼气技术合作 或加速实现SDG目标
2015年是联合国千年发展目标计划（MGDs）的收官之年，也是新的可持续发展目标（SDGs）启动之年。17个可持续发展目标旨在转向可持续发展道路，解决社会、经济和环境三个维度的发展问题。发展规模化沼气工程对于可持续发展目标的实现有显而易见的促进作用。根据笔者分析，17个可持续发展目标中至少有13项与发展规模化沼气工程有直接或间接关系。
中国是全球沼气大国，根据农业农村部统计（2017年），中国已建规模化沼气工程11万处，其中大型沼气工程（含特大型）7631处，大型沼气工程总池容862万立方米，年产气量348万立方米。中国已组织编制并发布60多项沼气国标和行标，并积极推动地标和企标，成立了全国沼气标准化技术委员会（SAC/TC 515），中国已初步构建了较完整的沼气标准化体系。在设备制造领域，已成长起来几十家大中型相关企业，初步形成了沼气工程设备开发、生产加工和制造的完整产业链。
随着非洲人口的快速增长，非洲面临的生态环境压力会越来越大，因此在非洲国家发展以沼气工程为纽带的循环经济十分必要。中国是对非洲进行沼气技术援助的主要国家。上世纪50年代，非洲大陆最早的沼气池出现在南非和肯尼亚。随着沼气技术的普及，非洲几乎所有国家都可以发现户用沼气池的身影。但是，除了市政污水厌氧处理工程，处理农业废弃物和城市有机废物的规模化沼气工程的数量仍然屈指可数。中国与非洲国家深入开展沼气项目合作，支持非洲增强绿色、低碳、可持续发展能力，将助力实现新的可持续发展目标。
案例：布基纳法索沼气项目 助力当地可持续发展
根据联合国千年发展目标监测报告，非洲的卫生厕所普及率还远远低于千年发展目标的要求，且粪污没有得到妥善处理处置。针对此问题，比尔及梅琳达·盖茨基金会委托北京科技大学李子富教授团队针对非洲国家布基纳法索粪污处理问题进行研究，最终形成了建设规模化沼气工程的方案。
布基纳法索沼气工程项目全景图
布基纳法索（Burkina Faso）是位于非洲西部沃尔特河上游的内陆国，是联合国公布的最不发达国家之一，全国80%以上人口从事农业生产，主要粮食作物有稻米、高粱、小米、玉米和木薯等，主要经济作物有棉花、花生、芝麻，棉花是布基纳法索主要经济作物和出口创汇产品。
布基纳法索作为传统农业国家，该国资源匮乏，能源短缺，城市基础设施薄弱，环境卫生差，人群聚居处产生的生活污水和粪尿基本不经处理自然排放，生态卫生环境日益恶化，疟疾、艾滋病、伤寒、结核等疾病肆虐。因此，若以农业生产过程中产生的植物秸秆和人畜粪便为原料在该国发展沼气工程，不仅可以改善卫生环境，生产新能源，降低病菌的传播几率，而且可以带来一定的经济效益。
该项目由中方提供技术咨询、组织中国专家现场考察、招标确定设计和施工队伍，项目业主为布基纳法索国家水与卫生管理局（L’Office national de l’eau et de l’assainissement，ONEA）。项目的设计和施工团队为成都德通环境工程有限公司，中国科学院成都生物研究所负责工程调试、技术培训和现场实验室建设，北京科技大学负责项目技术咨询和工程监理。项目于2015年10月开始建设，2016年9月完成，2016年10月开始调试运行，2017年1月验收合格开始一年的联合运行。项目是西非第一个规模化的沼气工程，也是非洲第一个以处理人粪为主要目标的大型沼气工程，产生的沼气用于产电供热。
该项目以布基纳法索首都瓦加杜古的化粪池粪污为主要原料，每天处理有机废物（水）约400吨，其中80%为化粪池粪污，其他有机废物包括水葫芦、麻疯树油饼、榨油废渣、啤酒厂废水、屠宰废水、果蔬垃圾及其它有机垃圾。由于原料含有致病微生物，原料首先通过巴氏消毒，再通过厌氧消化生产沼气，并配有沼气发电设备，生产的电能部分供给沼气厂的日常用能，大部门并入市政电网。该项目每年可以发电216万kWh，为当地提供便利的清洁电力能源，缓解当地用电紧缺的现状，根据当地电价0.237 USD/kWh计算，该项目所生产电力全部销售给布基纳法索国家电力公司SONABEL每年的直接经济收益为51万美元。年产有机肥2500吨，为当地农业生产提供优质肥料，根据当地有机肥价格59.7 USD/t计算，每年的直接经济收益为15万美元，总计直接经济收益为每年66万美元。同时通过该项目的运行，可为当地提供就业岗位30余人。该项目不仅可以带来一定的经济效益，每年可以处理14万吨人粪，减轻环境污染、减少疾病传播，为布基纳法索提供适宜的污水和人粪尿生物燃气处理技术，帮助减少项目实施地区的疾病传播通道，改善当地居民居住环境和厕所卫生条件，产生很好的社会效益。
发展规模化沼气工程 促进非洲卫生农业能源发展
布基纳法索沼气项目得到了盖茨基金会、世界银行、西非发展银行、布基纳法索政府、西非共同体的高度认可。该项目为西非地区的第一个试点项目，通过该项目的成功实施，将来自中国的沼气技术和模式推广应用到非洲其它国家和地区，为非洲的人居环境改善和可持续发展做出贡献。而非洲独特的气候优势、城市化进程加快、传染病防控要求、农业对肥料需求高以及促进劳动力就业等因素，也说明非洲发展规模化沼气工程面临许多机遇。
01 得天独厚的先天条件
首先，非洲有“热带大陆”之称，其气候特点是高温、少雨、干燥，有近7亿人生活在日平均气温超过25度的地区，相对于全球其他地区，其具有得天独厚的气候优势，非常适合沼气发酵，用于保持沼气罐发酵温度的额外能耗小很多。
其次，非洲拥有丰富的生物质能资源，其可利用进行厌氧发酵的有机废物包括畜禽粪便、农作物秸秆、果蔬有机垃圾、油料作物加工残留物、粪便污泥等。根据研究，东非和北非的沼气生产潜力为1.9×106 m3/h和1.3×106 m3/h。紧随其后的是西非和南非，生产潜力分别为0.4×106 m3/h和0.1×106 m3/h，中非的生产潜力最低，为0.06×106 m3/h[1]。目前，规模化沼气工程数量很少，可开发的潜力巨大。
02 城市化进程和能源需求
非洲的城市化率虽然不高，但是其城市化进程正在加快。预计到2040年，全球新增人口中的一半将是非洲人，到2025年，非洲人口将超过印度和中国。在此期间，非洲大陆的城市人口将增长5亿以上，远高于中国20年经济和能源繁荣时期中国城市人口的增长，其中70%的增长将集中在城市地区，这是历史上最大的城市化规模。这些深刻的变化将推动非洲大陆的经济增长和基础设施建设，进而提升能源需求。
目前，非洲严重依赖诸如薪柴之类的固体生物质来满足其能源需求，2018年，近一半的非洲人（6亿人）无法获得电力供应，而撒哈拉以南非洲约80%的公司经常停电，导致经济损失。此外，70%以上的人口（约9亿人）缺乏清洁烹饪的机会。根据目前的政策和计划，预计到2040年，非洲的石油需求将增长60%，达到约13.20亿吨油当量[2]。因此，非洲当前的能源政策和投资计划可能并不能满足非洲大陆年轻且快速增长的人口的能源需求。
03 解决当地环境和卫生问题需求
在撒哈拉以南非洲，城市地区和农村地区基本卫生设施的覆盖率分别为45%和22%，而粪便处理的比例分别为20%和18%。这些数据都落后于世界其他地区，这种情况在健康、生产力和丧失尊严方面的代价是巨大的，与环境卫生和供水不足相关的疾病负担巨大[3]。通过规模化沼气工程，可以实现粪便污泥的集中处理。通过厌氧消化，可以实现粪便致病微生物的消除，有效降低传染疾病的传播率。
04 提供沼液沼渣发展有机农业
目前非洲农业还较落后，大部分农业生产是在不使用化肥、农药的情况下完成的，因此粮食等作物的产量低。例如非洲很多地方的水稻亩产仅100kg。近年来，非洲各国重视发展农业生产，化肥需求量逐年增高。但由于基础设施落后，加上当地企业缺乏资金、技术与相关管理经验，尽管坐拥全世界超过80%的硫酸盐矿藏，非洲各国每年仍需从世界其他地区大量进口化肥。厌氧发酵后的沼液沼渣是很好肥料。
05 增加岗位，提高就业率
规模化沼气工程需要工厂化操作，有一套成熟的原料和沼液沼渣收储运系统，这些都可以为当地提供就业岗位，提高就业率，缓解政府的就业压力。例如德国的沼气行业每年生产65，731千兆瓦时的能源，并可以提供了4.1万个工作岗位；法国的总装机容量为259兆瓦时，提供了1700个工作岗位[4]；据报道，南非沼气技术的潜在发电能力为2.5GW，市场价值百科约为100亿兰特，可为该国创造数千个就业岗位。
非洲发展规模化沼气工程 面临四大挑战
沼气技术推广应用是许多非洲国家应对气候变化、保护森林植被、保障能源供给的有效途径之一。利用规模化沼气工程进行沼气发电，可以减少对化石能源的依赖，促进非洲地区能源的自给自足。从废物收集、处理和利用，兼顾能源生产和农业生产，形成了一个闭环系统。不过目前非洲发展规模化沼气工程还面临一些挑战。
01 沼气发电上网困难
相较于水力发电、风能发电、太阳能发电等清洁能源，沼气发电的规模还很小，即使全球最大的沼气发电工程，也仅有几十兆瓦的装机容量。且由于沼气产量有波动，沼气发电量不稳定，很难得到当地电网的支持，沼气发电难以并网。
02 缺少当地的政策支持
由于落后的经济和技术水平，非洲的沼气工程屈指可数，而非洲过去在沼气方面的国家激励政策也很少。中国之所以在沼气产业方面领先全球，国家的政策扶持是主要原因之一。
03 技术和装备水平落后
国际市场上有很成熟的沼气技术，就工程和装备水平而言，德国等发达国家领先全球，但是其价格高昂，非洲当地的沼气工程技术水平还比较低，装备水平达不到要求。另外，即使有大量可供选择的废物处理技术，这些技术是否适合非洲当地实际情况需要打一个问号。沼气罐的设计和建造不当、操作不当以及后期维护等均在一定程度上阻碍了沼气技术的发展。
04 缺少专业的维护团队和标准规范
私人企业的参与有限，即缺乏商业化。例如在南非，由于控制国家电网接入的国有公司ESCOM维护不足，在沼气系统损坏表现不佳后，项目业主经常放弃和失去对沼气工程的兴趣。因此，需要有一批受过培训的人员，为维修和检查提供急需的技术支持，并提供后续服务。另外，非洲也缺少与沼气工程建设和运营维护的一系列标准。
规模化沼气工程将在中非合作中扮演重要角色
整体上，中国沼气技术装备和配套设施已具备了向国外输出的条件。中国在沼气工程技术方面积累了丰富的建设运营经验，并形成强大的供给能力。中国作为发展中国家，在沼气工程技术方面的丰富经验一定程度上更适合于非洲国家借鉴，具有较高的性价比和应用可行性。
但是，由于单个公司规模较小，单独参与国际项目仍然存在着各种问题。开拓国际项目，推广中国沼气技术，一方面需要政府搭台，出台系列配套支持政策，另一方面也急需企业组建集咨询服务、规划设计、设备制造、建设施工、资本运作等为一体的国际化团队。国际化的人才队伍建设是当务之急。
此外，依托在中国的国际标准化组织沼气技术委员会（ISO/TC255）秘书处，利用国内外资源，不断完善沼气技术标准体系，形成沼气工程设计、建设、工程验收、维护管理等一整套的国际标准，为沼气工程在非洲高标准推广应用提供保证。
中非在沼气领域的合作具有较长的历史，已经有相当数量非洲留学生通过在中国学习深造或者相关人员通过非洲国家沼气技术培训班得到了培训，这为中非沼气技术合作打下了良好的基础。根据非洲国家的切实需求，合理设计和安排沼气技术能力建设主题，策划并实施更具针对性的培训，形成对工程建设、技术转移和产能合作等中非沼气应用领域的有力支撑。
为贯彻落实“一带一路”战略部署以及我国关于“碳达峰和碳中和”的承诺，作为世界上沼气技术应用最广泛的国家，我国已将沼气技术对外合作作为我国“走出去战略”的一部分。规模化沼气工程在非洲大陆仍处于起步阶段，未来我国沼气技术企业和规模化沼气工程将在中非合作中扮演更重要的角色。
[1] Ali， M.M．， Ndongo， M．， Bilal， B．， Yetilmezsoy， K．， Youm， I．， Bahramian， M．， 2020． Mapping of biogas production potential from livestock manures and slaughterhouse waste： A case study for African countries． Journal of Cleaner Production 256， 120499．
[2] IEA， Africa Energy Outlook 2019． 2019， Paris
[3] Buckley， R.M．， Kallergis， A．， 2019． The Sustainable Development Goal for Urban Sanitation： Africa‘s Statistical Tragedy Continues？ Journal of Urban Health-Bulletin of the New York Academy of Medicine 96， 123-130
[4] EBA， 2015． European Biogas Association． EBA Biomethane & Biogas Report 2015．
责任编辑：吕家正
原标题：中国沼气技术助力非洲可持续发展
