天然气公司想回收你的粪便

甲烷可以从人类和动物的排泄物中捕获,并用于能源和供暖

科罗拉多州霍利约克一家养猪场的废水池,里面是猪的粪便和水。

美国天然气行业的公司已开始扩大一项计划,出售从养猪场和污水处理厂等来源回收的甲烷,以替代从油井中提取的天然气。

这为减少一种强效温室气体提供了机会,同时为越来越多参与这一新兴过程的公司、城市和农民创造了收入来源。

国际能源署 1 月份发布的一份“甲烷追踪器”报告计算出,这种看不见且难以检测的气体的增温能力在其最初的 20 年里可能高达二氧化碳的 87 倍。报告称,大气中甲烷的含量是工业化前时代的 2.5 倍。


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由于天然气(化学成分约为 98% 的甲烷)很可能仍然是国际上主要的能源,因此减少甲烷排放是世界能否避免更严重的全球变暖的“关键因素”,国际能源署指出。

该报告还提出了一些不祥的数据:人为造成的甲烷排放占大气中循环气体的 60%。最大的来源是农业,其次是能源部门,天然气生产和泄漏的管道是主要贡献者。

那么,天然气公司开始从中获利的主要回收甲烷来源是什么?归根结底是人类和动物的粪便。

马萨诸塞州一家奶牛场的老板兰迪·乔丹最近向波士顿的一位电视记者解释说:“今天的粪便就是黄金。”

他饲养的 800 头荷斯坦奶牛产生的粪便与马萨诸塞州韦尔斯利的 Vanguard Renewables 公司从超市和乳品厂收集的食物垃圾混合在一起。该公司将这些混合物装入一个肥大的橡胶圆顶筒仓中,称为厌氧消化器,该消化器建在乔丹的农场里。然后,将废料混合并加热一个月。

Vanguard 公司的董事长兼首席执行官约翰·汉塞尔曼说:“它们的功能就像一头巨型奶牛的胃。”Vanguard 公司最初在新英格兰建立了一系列甲烷生产农场。

粪便中的酶和甲烷有助于分解食物。这释放出更多的甲烷。经过提纯并将气体浓缩到管道标准后,产生的天然气足以供 1600 户家庭使用和供暖。Vanguard 公司估计,这使乔丹的每头奶牛收入增加了 15% 到 25%。

迈克尔·巴卡斯总结了日益增长的甲烷回收业务的另一种形式,他说:“对我来说,这简直是轻而易举的事情。”

他是马萨诸塞州弗雷明翰的可再生能源和效率公司 Ameresco 的执行副总裁。该公司的专长之一是建造工厂,从处理人类粪便的市政污水处理厂收集和提纯甲烷。

人类粪便

多年来,凤凰城的一家污水处理厂一直在管道中收集甲烷,然后将其燃烧到空气中。

火焰分解了甲烷,但向空中排放了二氧化碳。去年,Ameresco 建造了一个毗邻的设施,对甲烷进行提纯、压缩,然后将其泵入天然气管道。

该系统每年可生产 60 万立方英尺的天然气。它每年可获得 120 万美元的收入,由凤凰城和拥有该工厂的郊区分享,现在是美国最大的污水回收厂。

凤凰城市长凯特·加列戈指出,这一成果有助于该地区的经济发展。它还使该市更快地朝着减少温室气体的目标迈进。

巴卡斯在一次采访中解释说,这就是使这种方法与众不同的卖点。

凤凰城从粪便中赚钱,但这种炼金术远不止于此。其回收过程,如果以减少排放量来衡量,相当于减少了 70,452 辆汽车上路。

巴卡斯说,对于越来越多制定温室气体目标的国家、城市、州、公司和大学而言,减少甲烷排放可能是一种更快、更有利可图的方法来实现目标。

甲烷泄漏者构成了一种“巨大的资源”,但他担心,加利福尼亚州和俄勒冈州等更具环保意识的西方州将达成大部分交易。

巴卡斯说:“新英格兰在这方面将被冷落。”

他关于趋势的说法是对的,但关于买家的说法是错误的。

Dominion 的领域

目前,在粪便回收方面达成协议的佼佼者是弗吉尼亚州里士满的 Dominion Energy Inc.,该公司是一家为 18 个州的 750 万客户销售电力或天然气的公用事业公司。该公司在 2 月份宣布,其目标是到 2050 年实现温室气体排放“净零”。

Dominion 是美国第四大天然气供应商,它在 10 年前开始减少天然气的开采,而是从其他供应商那里购买更多天然气。该公司专注于维修旧管道和更换阀门、配件和接头等设备,并改变了排放甲烷的维护措施。

Dominion 的媒体关系经理亚伦·鲁比回忆说:“这是设计方式的一部分。”他说,迄今为止,所有这些维修的结果是甲烷排放量减少了 25%。他说,该公司计划到 2030 年将 2010 年的排放量减少 65%。

鲁比说:“当你把 10 万英里的管道加起来时,这些微小的排放量在整个系统中加起来就非常大了。”

减少损失只是一个开始。下一步是开始在维修后的管道中加入一种新产品,美国行业多年来一直在讨论这种产品。

一些公司称其为生物甲烷,因为它收集自外部甲烷来源,例如粪便。该行业给它起了一个更吸引人的名字:可再生天然气,或 RNG。

Dominion 的下一个目标是获得粪便。它的第一个重大举措是在 2018 年 11 月。该公司与位于弗吉尼亚州史密斯菲尔德的全球最大养猪商 Smithfield Foods Inc. 成立了一家合资企业 Align,以探索猪粪中的 RNG 可能性。每家公司都投入了 2.5 亿美元。

2019 年 8 月,Dominion 和 Smithfield 在北卡罗来纳州破土动工了一个联合粪便制气项目。两个月后,他们同意在美国各地开展类似的项目,希望生产足够的 RNG 来为 70,000 个家庭和企业供电。他们将各自的投资增加到 5 亿美元。

12 月,Dominion 通过与 Vanguard 签署协议,更深入地涉足粪便领域。Vanguard 与 Dairy Farmers of America Inc. 建立了所谓的“战略合作伙伴关系”。

其雄心壮志是在美国各地的乳品农场集群中推广用于牛粪的厌氧消化器。新闻稿中将该协议描述为“相当于每年减少近 10 万辆汽车上路或种植 750 万棵新树。”

Dairy Farmers 的高级副总裁大卫·达尔在新闻稿中表示,多个农场组成的集群将各自收集 2 万到 3 万头奶牛的粪便。“这对奶农和环境来说都是双赢的。”

这些项目会产生什么结果(在特朗普政府对气候变化解决方案不理不睬的时代形成)仍有待观察。根据美国天然气协会发布的一份报告,2010 年,向管道注入 RNG 的项目“不到六个”。现在有 85 个。

那是什么味道?

研究预测,将粪便和其他废弃物转化为 RNG 的两种方法,以及第三种将可再生能源制氢转化为甲烷的方法,将产生足够的低排放或零排放气体,最早在 2040 年就能满足美国大多数家庭的天然气消费量。

Vanguard 公司的汉塞尔曼说,转向粪便的灵感来自冷战时期。一位对环境问题感兴趣的商人了解到,德国政府在 25 年前就开始探索利用粪便制造 RNG 的想法,因为他们知道完全依赖俄罗斯提供天然气威胁着他们的能源独立性。

汉塞尔曼曾参观过欧洲的粪便制气设施,他说德国人利用大量的联邦补贴开发了这一工艺。他知道这在美国行不通,因此他向农民支付租金,以便在其土地上安装厌氧消化器,以换取他们的粪便。他们还获得了其他额外的好处,包括该工艺产生的无味液态肥料残留物。

没有气味是一个很大的卖点。奶农传统上通过将粪便撒在农田上处理。这有助于作物生长,但在许多郊区,产生的气味“给他们带来了很大的压力,让他们离开”,汉塞尔曼说。

他说,与 Dominion 的合资企业将专注于去除并分解从普通农民那里获得的粪便的消化器。

汉塞尔曼的公司正在与另一个商业部门合作:重视“绿色环保”声誉的学院和公司。名单从佛蒙特州明德学院开始,该学院距离 Vanguard 的一个消化器 6 英里。Vanguard 为该学院建造了一条管道。

使用普通的可再生能源,如太阳能和风能,明德学院只能抵消自身的排放。有了 RNG 管道,明德学院很快就会实现“碳负排放”,并开始减少其他排放者的气候影响。

汉塞尔曼说:“他们是高等教育领域的领导者,他们希望尽可能地实现绿色环保。”

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