我记得最初学到沼气是在初三的化学课，课本里讲到一些有机物在缺氧的条件下发酵分解，生成主要成分为甲烷（CH4）的气体。英文称沼气为methane。近几年来biogas这个词开始流行，这倒不是说在我们每个人屁股后装个袋子采集来自大肠的气体，不是那个意思，请大家不要误解。我们可以通过下面这张图表来简要介绍下biogas的生产和使用过程。该图介绍了怎样生产沼气。还有一种在垃圾填埋场（landfill）采集沼气的方法，下文也会提到。

上图中心的圆柱拱形建筑是沼气生产的核心部件，叫消化器（digester，或anaerobic digester）。该容器内无光无氧，是利用微生物发酵分解原料的地方。原料厌氧发酵后产生的沼气会飘到拱形的顶部被采集。一般消化器里会有搅拌装置，来促进有机物的厌氧发酵过程。

这是位于德国的Windwärts Energie GmbH的消化器建设中的图片：

这是同一家biogas能源工厂的消化器顶层照。请注意其中的木材使用。据介绍，屋顶下的木质结构是用来减少沼气中的硫化物。太多硫化物对CHP热电机组不利：

消化器的侧面会有原料入口和余料出口。原料（substrate）如上篇博客所说，可以是很多种废料：农作物废料如秸秆，城市绿化废料如废弃枝叶杂草，餐饮和食品加工废料如剩饭菜和上海福喜的过期麦乐鸡或小牛扒，养殖场动物粪便，能源农业生产的农作物，城市污水系统里的污泥（人的粪便）等等。除了污水系统的污泥外，其他原料生产沼气后的残余（digestate）可以做农业肥料。污泥（sludge）的残余内可能含有重金属，不适合做肥料，可以用在建材方面。所以这两种厌氧消化器要分开，以便于其残余的分开利用。通过这些处理，我们就变废为宝，并减轻最终排放对环境的压力。

厌氧消化一般在38摄氏度左右效果最好，所以最好给它加热。热能可以来自消化器自生的沼气，下文会提到。

沼气被采集后一般有两个去处：

• 工厂本身的CHP（Combined Heat and Power station）热电机。该机器燃烧沼气，可以同时提供热能和电能。这些能量可以在该沼气生产厂就地使用：比如热能可以给消化器加热，电能可以反哺给地区电网。有的沼气生产设施就建立在养殖场上，那么热能就可以给牲畜供暖，还可以利用这些热能搞温室蔬菜种植。
  下图是德国Duingen Hauptschule Biogas的热电机，CHP：
  
• 沼气升级（upgrade）。来自消化器的沼气的甲烷含量比重会有不同。它还会含有二氧化碳、氢气、少许水份等等。升级（upgrade）的意思就是分离其它成分而提高甲烷（CH4）的比重。当甲烷比率达标后，可以作为天然气使用，直接注入已有的天然气输送管道。也可以加压而生成加压天然气（CNG，Compressed Natural Gas）或液化，给交通工具提供能源。
  下图是瑞典Lund市的biogas升级设施。该厂用于对从城市污泥（内含人的大小便，sludge）处理后的沼气升级：
  

欧盟几年前搞了个biogasmax的试点推广项目，其主要利用方式是交通运输。以下是该项目的视频简介。当然沼气经升级变为天然气后的用处非常多，可以用来取暖、做饭、制冷、发电、化工等，不仅仅是做交通运输的燃料。

另外一种获取沼气的方式是利用已有的垃圾填埋场（landfill）。填埋场内的垃圾会自然发生厌氧发酵过程，沼气生产后会向上冒，如不处理，会产生异味，对填埋场结构造成破坏甚至爆炸。另外一个恶劣后果是沼气是比二氧化碳更糟糕的温室气体。所以从已有的垃圾填埋场采集沼气也是很值得去做的事情。

下图是加拿大一家利用垃圾填埋场采集沼气的设施，用来发电：

图片来源：
德国的Windwärts Energie GmbH的消化器建设中的图片
同一家biogas能源工厂的消化器顶层照
德国Duingen Hauptschule Biogas的热电机
瑞典Lund市的biogas升级设施
加拿大一家利用垃圾填埋场采集沼气的设施