在煤氣和天然氣大規(guī)模應(yīng)用之前，沼氣曾經(jīng)是我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的常用能源。人畜糞便、秸稈、雜草等有機(jī)物在厭氧環(huán)境下經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵分解就可以產(chǎn)生可燃的甲烷混合氣體——沼氣。因?yàn)樵弦撰@得和從前農(nóng)村生活燃料短缺，沼氣出現(xiàn)過(guò)好幾次發(fā)展高潮。即使現(xiàn)在沼氣已經(jīng)淡出了人們的視線，但實(shí)際上它仍然牢牢扎根在農(nóng)村。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年我國(guó)農(nóng)村沼氣用戶達(dá)4300多萬(wàn)戶，年總產(chǎn)氣量150多億立方米，惠及1億以上人口。隨著技術(shù)的發(fā)展，除了家庭式的戶用沼氣，處理農(nóng)業(yè)、工業(yè)廢棄物的大中型沼氣工程已經(jīng)成為沼氣應(yīng)用的主力，沼氣行業(yè)也隨之興起。
作為一種清潔能源，能就地取材的沼氣可以補(bǔ)足天然氣供應(yīng)的缺口，同時(shí)也可以解決農(nóng)村廢棄物處理和有機(jī)肥生產(chǎn)問(wèn)題。規(guī)模化農(nóng)村沼氣，推行綜合生產(chǎn)利用可再生能源的特大型沼氣工程已經(jīng)成為沼氣行業(yè)的發(fā)展方向并得到了政府的大力支持。王凱軍教授提到，目前全國(guó)畜禽糞便和垃圾分類后的廚余垃圾每年可生產(chǎn)的沼氣以千億方計(jì)，對(duì)比污水處理行業(yè)，發(fā)展沼氣帶來(lái)的利潤(rùn)將非常可觀。
在巨大的機(jī)遇背后是艱難的挑戰(zhàn)。首先是沼氣行業(yè)的核心——厭氧發(fā)酵技術(shù)發(fā)展停滯。雖然在材料處理技術(shù)、沼氣池建設(shè)等方面有所進(jìn)步，但厭氧發(fā)酵所用的CSTR反應(yīng)器在近百年的時(shí)間里幾乎毫無(wú)改進(jìn)。其次是原材料收集處理問(wèn)題。無(wú)論是秸稈還是畜禽糞便分布都很分散，大規(guī)模沼氣生產(chǎn)的原料收集、存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)帶來(lái)的是巨大的成本。
與這些問(wèn)題相比，沼氣本身的成分問(wèn)題現(xiàn)在已經(jīng)有了很好的解決方法。沼氣是氣體混合物，其成分取決于生產(chǎn)原料，原料不同，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的氣體也會(huì)有區(qū)別。沼氣在應(yīng)用時(shí)也需要根據(jù)不同的用途對(duì)其中的一些成分作出處理。一般來(lái)說(shuō)，沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳，此外還有水蒸氣、硫化氫、氮?dú)?、氫氣和氧氣等痕量氣體。硫化氫是一種具有腐蝕性的有毒氣體，因此去除硫化氫是使用沼氣的常規(guī)操作。而為了增加沼氣的熱值，則需要去除一部分二氧化碳或者將沼氣與其他烴類氣體混合。因此檢測(cè)沼氣的成分是沼氣應(yīng)用不可缺少的環(huán)節(jié)。
目前沼氣成分分析檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)較為成熟。檢測(cè)沼氣成分的主要方法有氣相色譜儀GC分析方法、奧氏氣體分析方法、紅外檢測(cè)方法和熱催化元件檢測(cè)方法。氣相色譜儀GC分析方法利用色譜柱分離沼氣的各種成分，然后采用FID、TCD傳感器分別分析檢測(cè)甲烷、二氧化碳和氧氣的體積濃度，是實(shí)驗(yàn)室分析的常用方法?，F(xiàn)場(chǎng)分析則主要使用紅外檢測(cè)方法，利用甲烷和二氧化碳紅外吸收率的不同得到CH4、CO2濃度。
沼氣行業(yè)的發(fā)展必然帶動(dòng)沼氣分析儀器的發(fā)展。當(dāng)沼氣行業(yè)打碎擋在路上的巨石，迎來(lái)廣闊的市場(chǎng)，分析儀器也將擁有更大的發(fā)展空間。
