41、膜技术用于沼气升级为生物甲烷的技术经济分析

膜技术用于沼气升级为生物甲烷的技术经济分析

1. 生物甲烷概述

生物甲烷是沼气经过升级处理后得到的产物，可用于所有天然气适用的场景。人们对生物甲烷的兴趣源于其能在很大程度上缓解对进口燃料的依赖，保障燃料供应和价格的稳定，增强国家安全并促进经济发展。与汽油燃料汽车相比，生物甲烷燃料汽车的二氧化碳排放量大约减少 20 - 25%，这是因为甲烷（CH₄）的碳氢比约比汽油低 52%。虽然液体燃料的能量密度比气体燃料高，但通过压缩生物甲烷（CBG）可以部分弥补这一劣势。

要实施一个经济可行的生物甲烷项目，需要考虑以下关键因素：
1. 产品市场
2. 有机废物的可用性及收集策略
3. 升级工厂的选址
4. 升级技术
5. 产品运输/分销网络
6. 财务模型与融资
7. 许可证
8. 监管框架

在南非，产品运输/分销网络、财务模型、许可证和监管框架是生物甲烷作为车辆燃料推广的主要障碍。尽管面临挑战，南非政府仍热衷于开发生物甲烷作为车辆燃料的可能性，以减少碳足迹并为其运输部门提供替代燃料来源。

2. 沼气升级技术

2.1 膜技术用于沼气升级

膜分离过程是通过半透膜将含有两种或更多物质的进料混合物分离，穿过膜的物质称为渗透物，未穿过的称为截留物。多种膜材料能够分离二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄），聚合物和无机材料均可使用。但在工业规模的气体分离中，由于聚合物膜材料的制造成本低于无机材料，因此仅使用聚合物膜材料。

工业上通常需要较大的膜面积来应用膜技术。中空纤维膜因其高填充密度、低投资和运营成本而在工业中常用，但使用时需要进行预处理