战略性地在玉米和大豆田种植多年生草，有助于解决种植主要行作物带来的意想不到的环境后果，包括土壤侵蚀、肥料流失和温室气体排放。

但是，将部分农田改回草原对农民来说必须具有经济意义，这就是为什么爱荷华州立大学景观生态学家丽莎·舒尔特·摩尔领导的一个研究小组在过去的六年里一直在研究如何有效地将收获的草转化为有利可图的可再生天然气。

“我们着眼于已有需求的现有市场，利用现有基础设施降低能源转型成本，并在多个领域取得成功。我们希望农民、企业、市政当局和社会都能受益，”自然资源生态学和管理学教授、培育人类和自然再生企业联盟(C-CHANGE)主任舒尔特·摩尔(Schulte Moore)说。

“我们可以就可能发生的事情进行很好的讨论，但除非它能让供应链上的每个人都受益，否则它不会发生。”

舒尔特-摩尔的研究小组最近发表了两篇文章，从不同的角度模拟了不同环境下草制气生产的经济可行性，这些分析有助于充实该系统的双赢潜力。

该研究的合著者、机械工程副教授马克·mba -赖特(Mark Mba-Wright)说:“为了用能够振兴可持续农业的资源取代天然气，我们必须能够量化我们可以生产多少能源，并证明它具有成本效益和环境友好性。”

City-ba对话场景

正在进行的研究集中在优化和扩大厌氧消化器的使用。沼气是在厌氧消化中释放出来的，这是有机物在没有氧气的情况下生物降解的自然过程。在罐式消化器中，沼气可以被加工成一种燃料，很容易与石油基天然气交换。它还可以为发电机提供动力并生产肥料。

在《生物能源研究》上发表的一项研究中，爱荷华州立大学的研究人员模拟了艾姆斯及其周围的消化池网络如何满足该市的热能和电力需求。牲畜粪便、生物燃料副产品、食物垃圾和废水将加入草类生物质，作为多达10个沼气池的原料供应。设施的位置、规模和数量取决于管网的主要目的是生产天然气还是发电。

分析发现，可再生天然气是最经济实用的焦点，其平准化成本大约是传统天然气历史平均价格的两倍。支持清洁能源生产的激励措施可以提高价格竞争力。无论如何，看到沼气池供应链如何满足市政需求，有助于城市领导人设想各种可能性，Mba-Wright说。

他说:“我们想考虑一年内供需的季节性，比如给市长提供一个可供参考和制定战略的方案。”

生物经济研究所联合主任、2021年麦克阿瑟研究员舒尔特·摩尔(Schulte Moore)说，研究人员与爱荷华州几个城市的市政污水官员讨论了厌氧消化问题，总的来说，他们很好奇。

“他们最迫切的需求是为客户提供全天候服务。但他们的规划期限是15到30年，所以他们也在考虑未来。”

从草到气的路线图

另一项发表在《GCB Bioenergy》上的研究模拟了两个假设的沼气池在密苏里州西北部和爱荷华州西南部的大河流域处理草质生物质的经济和环境影响。

根据研究人员的分析，在预计20年的使用寿命中，在最好的条件下，这些消化器将产生超过4亿美元的总利润。在过去20年里，可再生天然气的产量将达到4500万千兆焦耳，相当于125亿千瓦时，其碳足迹将比从化石燃料中提取的天然气低83%。排放预计也低于玉米乙醇或大豆生物柴油。

Mba-Wright说，大多数现有的生产可再生天然气的厌氧消化器都是以奶牛粪便为燃料的，所以有必要确定它们在草饲饲料下的表现。

“这是在我们的‘i’和‘t’上做点标记，以确认我们所期望的好处。我们正在提供帮助建设基础设施的路线图，这将反过来降低未来的成本。”

该研究中研究的盈利方案依赖于现有的碳信用计划，包括加州低碳燃料标准和联邦可再生燃料标准。最有价值的成果还需要在一些产量最低的农田上种植高产草和恢复草原。

在这两项研究中，研究人员的目标都是尽可能地现实，考虑到所有已知的成本——包括资本支出。但随着方法的改进和新的研究成果的不断涌现，未来几年它们将更加准确，舒尔特·摩尔说。

她说:“未来，我们将通过纳入我们的研究团队在爱荷华州收集的数据来完善我们的模型。”

更多信息:Irene Mas Martin等，城市规模厌氧消化供应链中可再生天然气、电力和肥料的优化生产和调度，生物能源研究(2024)。DOI: 10.1007 / s12155 - 024 - 10767 - y

Olumide Olafasakin等，草质生物质厌氧消化产生可再生天然气的技术经济和生命周期分析:美国玉米带流域案例研究，GCB Bioenergy(2024)。DOI: 10.1111 / gcbb.13164

期刊信息: 生物能源研究
, 华东桐柏生物能源
由爱荷华州立大学提供
引用:研究探索草动力能源生产的双赢潜力(2024年，7月26日)检索自2024年7月26日https://techxplore.com/news/2024-07-explores-winwin-potential-grass-powered.html本文档 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。的有限公司 内容仅供参考之用。

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