沼气为什么称为清洁能源的原因

大家好。下面给大家分享一下沼气被称为清洁能源的原因。很多人还不知道。下面是详细的解释。现在让我们来看看！

沼气是各种有机物质在空气体隔离、适宜的温度和PH值下，通过微生物发酵产生的一种可燃气体。沼气可以由动物粪便、植物秸秆等发酵而成。，其主要成分是甲烷，燃烧时生成二氧化碳和水，不产生有毒有害气体，因此沼气成为清洁能源。

沼气是一种可再生能源。

可再生能源是指可再生能源，包括生物质能、太阳能、光能、沼气等。严格来说，它是一种在人类历史时期不会耗尽的能源。

沼气，顾名思义，就是沼泽里的气体。人们经常看到沼泽、污水沟或粪池里冒出气泡。如果我们划一根火柴，我们就能点燃它。这是天然沼气。沼气是在空气体隔离(还原条件)下，在适当的温度和湿度下，各种有机物发酵产生的一种可燃气体。

沼气是一种清洁能源，使用时和天然气、液化气一样干净卫生，燃烧热值高。他使用的原料是人畜粪便和秸秆。在新农村建设中，人畜粪便和秸秆是农村环境污染的一个方面。利用人畜粪便和秸秆生产沼气也是废物利用，解决了农村能源利用问题，是我国理想的能源。

生活污水和工业废水中有很多有机物，可以作为细菌的食物。在厌氧环境中，一些细菌如芽孢杆菌和甲烷杆菌通过发酵分解这些物质产生甲烷，甲烷可以燃烧并用于照明、取暖等。它是一种清洁能源。

所以答案是:沼气是厌氧细菌在厌氧状态下发酵污水或废水中的有机物产生的可燃气体。

沼气，顾名思义，就是沼泽里的气体。人们经常看到沼泽、污水沟或粪池里冒出气泡。如果我们划一根火柴，我们就能点燃它。这是天然沼气。沼气是在空气体隔离(还原条件)下，在适当的温度和湿度下，各种有机物发酵产生的一种可燃气体。

沼气的主要成分是甲烷。沼气由50% ~ 80%的甲烷(CH4)、20% ~ 40%的二氧化碳(CO2)、0% ~ 5%的氮气(N2)、不到1%的氢气(H2)、不到0.4%的氧气(O2)和0.1% ~ 3%的硫化氢(H2S)组成。沼气有轻微的气味，因为它含有少量的硫化氢。其特性与天然气相似。如果空气体中含有8.6 ~ 20.8%(体积)的生物气，就会形成爆炸性混合气体。

沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料。无色无味，与适量空气体混合会燃烧。每立方米纯甲烷的热量最多为34000焦耳，每立方米沼气的热量约为20800-23600焦耳。即1立方米沼气完全燃烧后，可产生相当于0.7公斤无烟煤提供的热量。与其他燃料相比，它具有更好的防爆性能，是一种良好的清洁燃料。沼气不仅可用于烹饪、农副产品烘干、取暖、照明、气焊，还可作为内燃机燃料和生产甲醇、福尔马林、四氯化碳的化工原料。沼气厂发酵后排出的料液和沉淀物营养丰富，可用作肥料和饲料。

沼气发酵

1沼气发酵微生物(缔菌关系:促进、抑制、竞争等。)

沼气发酵微生物是一个总称，包括发酵菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食氢产甲烷菌。五组细菌形成一个食物链。根据各组细菌的生理代谢产物或其活动对发酵液pH值的影响，沼气发酵过程可分为水解、产酸和产甲烷阶段。前三组细菌的活动能使有机物形成各种有机酸，故统称为产甲烷菌。后两组细菌的活动能将各种有机酸转化为甲烷，故统称为产甲烷菌。(1)产甲烷菌

产甲烷菌可以将复杂的大分子有机物转化为小分子量的简单物质。其中种类较多，可分为纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌以及一些特殊的细菌，如产氢菌、产乙酸菌等。

(2)产甲烷菌

产甲烷菌是沼气发酵的主要成分——甲烷产生菌。它是沼气发酵微生物的核心，严格厌氧，对氧气和氧化剂非常敏感，最适宜的pH范围是中性或微碱性。它们依靠二氧化碳和氢气生长，并以废物的形式排放甲烷，这是最简单的需要生长材料的微生物。

2.沼气发酵的原理(与微生物的生长和代谢有关)

沼气发酵又称厌氧消化，是指在厌氧条件下，各种沼气发酵微生物对各种有机物进行分解转化，最终生成沼气的过程。目前公认的沼气发酵过程如图所示:

(注:① I、I I为三阶段论，②I、II、II、IV为四群论)

(一)三阶段理论

2.1沼气发酵过程的液化阶段

用作沼气发酵原料的有机物种类很多，如畜禽粪便、农作物秸秆、食品加工废弃物和废水、酒精废弃物等。主要化学成分为多糖、蛋白质和脂类。其中多糖是发酵原料的主要成分，包括淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等。这些复杂的有机物大多不溶于水，必须通过发酵细菌分泌的胞外酶水解成可溶性糖、肽、氨基酸和脂肪酸，才能被微生物吸收利用。可溶性物质被发酵菌吸收到细胞内后，通过发酵转化为脂肪酸和醇类如乙酸、丙酸、丁酸以及一定量的氢气和二氧化碳。沼气发酵测定过程中，发酵液中乙酸、丙酸和丁酸的总量称为TVA。蛋白质类物质被发酵菌分解成氨基酸，可被细菌用来合成细胞物质，不需要时可进一步分解成脂肪酸、氨和硫化氢。蛋白质的含量直接影响沼气中氨和硫化氢的含量，而氨基酸分解产生的有机酸可以继续转化为甲烷、二氧化碳和水。在细菌脂肪酶的作用下，脂类首先被水解产生甘油和脂肪酸。甘油可根据葡萄糖代谢进一步分解，脂肪酸被微生物进一步分解成多种乙酸。

2.2沼气发酵过程的产酸阶段

2.2.1产氢和产乙酸细菌

除甲酸、乙酸和甲醇外，发酵细菌产生的有机酸和醇类不能被产甲烷菌利用，必须被产氢醋酸菌分解为乙酸、氢气和二氧化碳。

2.2.2产氢乙酸细菌

耗氢产乙酸菌又称同型产乙酸菌，是一类既能自养又能异养的混合营养细菌。它们不仅可以通过Hz+c0z产生乙酸，还可以通过代谢产生乙酸。通过上述微生物的活性，各种复杂的有机化合物可以生成有机酸和Hz/C0z等。

2.3沼气发酵过程中的产甲烷阶段

产甲烷菌群

产甲烷菌包括食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌。沼气发酵过程中，甲烷的形成是由一群高度特化的古菌-产甲烷菌引起的，包括食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌。它们是厌氧消化过程中食物链的最后一员。虽然它们有各种各样的形态，但它们在食物链中的位置使它们具有共同的生理特征。它们在厌氧条件下代谢前三组细菌的最终产物，并在没有外源氢受体的情况下结合乙酸和H2/CO2。转化为气体产生-CO4/CO2，使有机物在厌氧条件下的分解得以顺利完成。目前已知的产甲烷过程是由上述两组不同的产甲烷菌完成的。

①CO2和H2制甲烷的反应为:CO2+4h 4-CH4+H2O。

(2)由乙酸或乙酸化合物产生甲烷反应如下:

CH 3c 00h—CH4+CO2 CH 3c oonh 4+H2O—CH4+NH4 HCO 3

2.3.2产甲烷菌的生理特性

①产甲烷菌的生长需要严格的厌氧环境。

产甲烷菌广泛存在于极端厌氧环境中，如底部沉积物和动物消化道。

(2)产甲烷菌食物简单产甲烷菌只能代谢少量碳底物产生甲烷。

③产甲烷菌适合在pH中性条件下生存。

④产甲烷菌生长缓慢。

下图显示了沼气发酵中食物链和能量的分布:

(二)四组理论

有人把发酵过程分为:

①水解:碳水化合物、蛋白质等大分子有机物被丝核菌、拟杆菌等细菌降解成葡萄糖、氨基酸等小分子有机物；

(2)发酵:水解产物被梭菌、拟杆菌等细菌(如乳酸菌、丙酸杆菌等)进一步降解为醇类、有机酸、二氧化碳、氢气、氨气等小分子物质；

③产乙酸和产氢气:发酵产生的小分子醇类和部分脂肪酸降解为乙酸、甲酸、二氧化碳和氢气。人们对这种细菌了解不多，连种属都不清楚。但已证实这类细菌产生的氢气能抑制其进一步生长繁殖。因此，产生乙酸和氢气的细菌必须与能够利用氢气的细菌共存，如产甲烷菌和Woodward醋杆菌。

④甲烷生成:前三个阶段产生的氢气、二氧化碳、甲酸、乙酸、甲醇、甲胺被产甲烷菌转化为甲烷。产甲烷细菌形态多样，但生理特征基本相同。在缺氧条件下，甲烷是主要的代谢产物。

沼气发酵中微生物间的生态关系

在沼气发酵过程中，产甲烷菌和产甲烷菌相互依存，为彼此的生命活动创造和维持良好的环境条件，但又相互制约，在发酵过程中始终处于平衡状态。它们之间的主要关系表现在以下几个方面:

①产甲烷菌为产甲烷菌生长和产甲烷提供底物。

②非产甲烷菌为产甲烷菌创造适宜的氧化还原电位条件。

③非产甲烷菌为产甲烷菌去除有害物质。

④产甲烷菌解除了对产甲烷菌生化反应的反馈抑制。

⑤产甲烷菌和产甲烷菌共同维持环境中适宜的pH值。

3.发酵过程

根据发酵原料和发酵条件的不同，采用的发酵工艺也各不相同。

3.1沼气发酵的基本工艺流程

一个完整的大中型沼气发酵工程，无论规模大小，都包括以下工艺流程:原料(废水)收集、预处理、消化池(沼气池)、出料后处理、沼气净化储存，如下图所示:

3.2沼气发酵过程的基本条件(联想微生物培养条件和培养基的制备)

(1)适宜的发酵温度

沼气池的温度条件是:①常温发酵(也叫低温发酵)10℃ ~ 30℃，在此温度下产气率可达0.15 ~ 0.3m3/m3d。②30℃~ 45℃中温发酵。在此温度条件下，产气率可达1 m3/m3·d左右③高温45℃~ 60℃~ 60℃发酵。在此温度条件下，罐容积产气率可达2 ~ 2.5 m3/m3d左右。沼气发酵最经济的温度条件是35℃，即中温发酵。

(2)发酵液的适当浓度

发酵液的浓度范围为2 ~ 30%。浓度越高，产生的气体越多。发酵液浓度在20%以上时称为干发酵。农村户用沼气池的发酵液浓度可根据原料量、用气量和季节变化进行调节。夏季，温热辅料的浓度为5 ~ 6%；冬季气温补充10 ~ 12%。

(3)发酵原料中碳氮比(C: N)合适。

沼气发酵微生物最需要碳，其次是氮。我们称微生物对碳和氮的需求比率为C: N..目前一般采用C: N = 25: 1。不过不严格，20: 1，25: 1，30: 1都可以正常发酵。

(4)适宜的pH值(pH值)

沼气发酵的适宜pH值为pH = 6.5 ~ 7.5。PH值影响酶的活性，所以影响发酵速率。

(5)足够数量的菌株

沼气发酵菌种的数量和质量直接影响沼气的产量和质量。一般要求达到总发酵液的10 ~ 30%，以保证正常启动和旺盛产气。

(6)低氧化还原电位(厌氧环境)

沼气产甲烷菌只有在氧化还原电位大于-330mv时才能生长。这个条件是严格的无氧环境。所以沼气池要密封。

沼气的利用与前景

一种传统的沼气综合利用技术

沼气作为能源已经使用了很长时间。起初，中国的沼气主要用于农村户用沼气池。20世纪70年代初，为了解决秸秆焚烧和燃料供应不足的问题，我国政府在农村推广沼气，沼气池产生的沼气用于农村家庭做饭，逐步发展为照明和取暖。目前，户用沼气仍在我国农村广泛使用。中国的大中型沼气工程始于1936年。此后，大中型废水、水产养殖废水、农村生物质废弃物和城市垃圾沼气的建立，拓宽了沼气生产和利用的范围。随着我国人民生活水平的提高和工农业、养殖业的发展，大废弃物沼气发酵工程仍将是我国可再生能源利用和环境保护的有效方法。

沼气发酵综合利用技术自20世纪80年代建立以来，是一种以沼气为纽带、物质多层次利用、能量合理流动的高效农业生产模式，逐渐成为促进我国农村可持续发展的有效方法。通过沼气发酵综合利用技术，沼气用于家庭能源和农副产品的生产加工，沼液原料、饲料、生物农药和培养液的生产，沼渣用于肥料和农产品的生产。塑料大棚、沼气池、畜舍和组合式“四位一体”沼气生物农业模式，中部地区以沼气为纽带的生态果园模式，南方建立的“猪一果”模式，其他地区因地制宜建立的“种一株沼”、“猪一沼一鱼”、“草一牛一沼”模式，都是以产业为龙头，以沼气为纽带。沼气、沼液、沼渣多级利用的生态农业模式，沼气发酵综合利用的生态农业模式的建立，将农村沼气与农业生态紧密结合，是改善农村环境卫生的有效措施，也是发展绿色种植业和养殖业的有效途径，成为农村经济新的增长点。

2沼气发电技术

沼气燃烧发电是随着大型沼气池的不断发展和沼气的综合利用而发展起来的一项沼气利用技术。它利用发动机上厌氧发酵处理产生的沼气，并配有综合发电装置，以产生电能和热能。沼气发电具有高效、节能、安全、环保的特点，是一种分布广泛、价格低廉的分布式能源。

沼气发电在发达国家得到了广泛重视和积极推广。在一些西欧国家，并网生物质发电占总能源的10%左右。

中国沼气发电已有30多年的历史。“十五”期间，开发了一系列20-600千瓦纯燃烧沼气发电机组，耗气率为0.6-0.8m0/Kwh(沼气热值~ > 21mJ/M0)。然而，我国沼气发电的研究和应用市场还处于不完善阶段，尤其是适合我国广大农村的小型沼气发电技术的研究更是少之又少。我国偏远农村还有很多地方严重缺电，比如牧区、海岛、偏远山区，高压输电困难，但这些地区有丰富的生物质原料。如果能因地制宜发展小沼电站，取长补短，就地供电。

3沼气燃料电池技术

燃料电池是将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。当燃料和氧化剂从外部连续供应到燃料电池时，它可以连续发电。根据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)。

燃料电池不受卡诺循环限制，能量转换效率高，清洁无污染，噪音低，模块化结构强，比功率高，可用于集中供电和分散供电。燃料电池将是21世纪最具竞争力、最高效、最清洁的发电方式。在清洁燃煤电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇和空电源等方面将有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。

沼气燃料电池是一种清洁、高效、低噪声的新型电力装置。与沼气发生器相比，沼气燃料电池不仅具有较高的功率效率和能量利用率，而且振动和噪声低，排放的氮氧化物和硫化物浓度低，是一种很有前途的沼气利用工艺。利用沼气进行燃料电池发电是有效利用沼气资源的重要途径。中国的燃料电池研究始于1958年。但由于多年来投入燃料电池研究的资金较少，燃料电池技术整体水平与发达国家仍有较大差距。燃料电池的出现和发展将给便携式电子设备带来一场深刻的革命，也将影响汽车工业、住宅和社会各方面的集中供电系统。

4污染控制

对于以农业为主的中国来说，沼气技术正在农业领域发挥着巨大的作用。目前，国家制定的法律法规中有许多关于发展农村沼气的政策规定，全国各地大力推广大中型沼气工程，设计、工艺和自动控制技术水平进一步提高。预计到2015年，将有2500个大中型沼气工程处理工业有机废水，年沼气生产能力40亿立方米，折合标准煤343万吨，年处理工业有机废水3.75亿立方米。到2015年，已建成农业废弃物沼气项目近4100个，年沼气生产能力4.5亿立方米，折合标准煤58万吨，年粪便处理能力1.23亿吨，解决了全国集约化养殖场的污染治理问题，使粪便资源化。

【编辑此段】我国发展沼气产业的现实意义。

沼气是一种可再生的清洁能源，不仅可以替代秸秆、薪柴等传统生物质能，也可以替代煤炭等商品能源，其能效明显高于秸秆、薪柴、煤炭。

我国农业资源和环境的承载能力十分有限，农业和农村经济的发展不能以消耗农业资源和牺牲农业环境为代价。农村沼气把能源建设、生态建设、环境建设和农民增收联系起来，促进了生产发展和生活文明。发展农村沼气，优化农村能源消费结构，是我国能源战略的重要组成部分，对于增加优质能源供给，缓解国家能源压力具有重要的现实意义。

沼气是从空气体中分离出来的一些有机物(如秸秆、杂草、树叶、人畜粪便等废弃物)在一定的温度、湿度、酸度条件下(如使用沼气池)通过微生物作用(发酵)产生的可燃气体。沼气是一种气体混合物，其中含有60 ~ 70%的甲烷，此外还有二氧化碳、硫化氢、氮气和一氧化碳。含有少量硫化氢，所以有轻微的气味。发酵是一个复杂的生化变化，涉及许多微生物。

以上解释了沼气为什么被称为清洁能源。本文到此结束，希望对大家有所帮助。如果信息有误，请联系边肖进行更正。