通过更智能地利用生物质资源，瑞士有望以本土生物甲烷满足其未来天然气需求的相当大一部分。这是由保罗谢勒研究所（PSI）牵头完成的一项研究得出的结论。研究认为，这一途径可明显减少天然气进口，从而降低瑞士对国际能源市场的高度依赖。该研究由瑞士联邦能源局（SFOE）委托，并已于今年年初正式发布。

当前国际局势紧张，全球能源市场剧烈波动，油气价格高企压制了经济发展前景，也加大了通胀风险。PSI能源与环境科学中心的化学工程师蒂尔曼·希尔德豪尔（Tilman Schildhauer）指出：“我们确实有办法削弱对化石燃料进口的依赖，从而在很大程度上让本国经济免受此类冲击的影响。”

希尔德豪尔长期从事甲烷化和电转X（Power-to-X）技术研究。他与两位同事共同开展了这项新研究，系统评估了木材、污泥和绿废等生物质在替代化石天然气、减少二氧化碳排放方面的潜力。结果显示，木材气化炉、生物气厂等设施在未来可覆盖瑞士天然气需求的很大比例。研究同时预测，瑞士整体天然气需求本身将下降三到五倍，因此在需求显著降低的前提下，本土生物甲烷的贡献将更为突出。

这项研究由PSI和Verenum AG代表瑞士联邦能源局开展，并于今年年初在SFOE官网公开。研究团队对多种相关技术进行了细致比较，分析其优缺点。研究指出，将木材残余、绿废、污泥及其他生物质转化，不仅可以用于发电和供热，还能生产可直接替代天然气的生物甲烷。

显著降低对天然气进口的依赖

“我们无法做到天然气完全自给，但可以大幅削减目前这种极端依赖程度。”希尔德豪尔这样总结。

研究认为，要实现这一目标，需要两个关键步骤。第一步是让整个能源系统尽可能电气化并提高效率，例如大规模采用热泵，这本身就能显著压缩天然气需求。第二步则是在此基础上，尽可能多地利用生物质生产生物甲烷。

原因在于，未来仍有不少环节离不开天然气。“这不仅包括在可再生能源供应不足的‘暗淡期’需要顶上的燃气电厂，”参与研究并负责生命周期评估的克里斯蒂安·鲍尔（Christian Bauer）解释说，“许多高温工业过程，以及化工和制药行业中的合成工艺，在可预见的未来仍将依赖天然气。”

考虑到瑞士的人口密度和地形条件，几乎没有空间专门种植能源作物来制气。“即便如此，我们仍然可以用本土生物甲烷替代目前进口天然气中的很大一部分，”鲍尔表示。研究结果显示，未来约四分之一到一半的天然气需求有望由瑞士国内资源满足。剩余部分则无需依赖远距离液化天然气运输，而可从农林资源更丰富的其他欧洲国家进口。

设施与基础设施的系统化整合

如何才能最大化发挥现有生物质资源的作用？希尔德豪尔强调，关键在于从整体系统出发，而不是只看单个项目或局部方案。

例如，如果在区域供热网络中用可运输木材替代热泵来生产热水，而同时又有大型工业企业急需木材或由其制得的生物甲烷用于高温工艺，那么这种做法就不够合理，因为企业可能被迫转而进口能源。

在技术层面，木材气化炉既有小型装置（通常功率约35千瓦至1兆瓦），也有大型项目。小型装置中，燃烧和气化往往在同一容器内进行，生成的气体混合物仅部分可燃，无法直接输送入燃气管网。大型装置则通常将燃烧与气化过程物理分离。

“这样可以得到不含氮、非常适合后续甲烷化的产品气体。”希尔德豪尔解释说。随后可利用镍基催化剂将气体中的一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷和水，再通过冷凝分离水分，得到生物甲烷。“这种生物甲烷可以直接注入燃气管网，但前提是当地具备相应的管网基础设施。”

研究团队特别指出，用于制备甲烷的生物质不会与粮食或饲料生产产生竞争。“我们讨论的是那些本来会被丢弃的物料流，这部分资源量非常可观。”希尔德豪尔说。

从技术成熟度来看，所需设施已经相对成熟，多种新型气化炉预计将在未来几年内推向市场。随着前期投资逐步到位，能源系统将随之重构，有望在未来全球危机中显著缓冲能源价格的剧烈波动。