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为解决沼气技术推广难题，研究人员开展水蕹菜（Ludwigia spp.）与牛粪共发酵及沼气净化研究。构建 1m3 中试系统，发现共发酵可稳定 pH，提升甲烷浓度；钢毛除 H?S、碱性溶液吸 CO?效果良好。为农村沼气系统提供经济模式。
在当今能源领域，化石燃料长期占据主导地位，全球 80% 以上的能源消耗都依赖于它。但这种过度依赖带来了一系列棘手问题：资源迅速消耗，仿佛沙漏里的沙子，不断减少；社会能源供应的稳定性也受到影响，时不时出现供应紧张的局面；更严重的是，大量的温室气体（GHG）排放，如同给地球盖上了一层越来越厚的 “棉被”，加速全球气候变暖。在广大农村和经济欠发达地区，能源获取困难成为阻碍经济发展的 “绊脚石”，陷入贫困循环。
在此背景下，沼气技术作为一种创新的能源生产和废弃物管理方式，逐渐进入人们的视野。沼气由有机物厌氧消化（AD）产生，主要成分甲烷（CH?）用途广泛，能用于烹饪、取暖和发电。同时，它还能减少有机废弃物、降低甲烷排放，助力循环经济发展。然而，沼气技术在推广过程中困难重重。一方面，原始沼气能量密度低，还混杂着二氧化碳（CO?）、硫化氢（H?S）和水蒸气；另一方面，传统的净化方法成本高昂，这些都限制了沼气技术在农村地区的大规模应用。
为了突破这些困境，来自国外研究机构的研究人员开展了一项意义重大的研究，相关成果发表在《Fuel》上。该研究构建了一套中试规模的系统，旨在通过水蕹菜（Ludwigia spp.）和牛粪共发酵提升生物甲烷质量，并探索经济高效的沼气净化技术。
研究人员采用了以下关键技术方法：收集水蕹菜和牛粪作为实验材料，利用 1m3 总体积、0.5m3 工作体积的中试消化器进行厌氧发酵实验；使用钢毛去除沼气中的 H?S，采用不同浓度（1%、2%、3% ）的氢氧化钠（NaOH）和氢氧化钙（Ca (OH)?）碱性溶液吸收 CO?，以此研究沼气的净化效果。
在沼气生产方面的研究中，研究人员将新鲜牛粪作为厌氧消化的底物和微生物起始材料。由于接种物在添加前未进行初步底物适应，导致沼气生产初期出现 3 - 4 天的延迟期，这是因为产甲烷微生物需要时间形成有效的有机物降解活性种群。实验发现，水蕹菜和牛粪按 2:1（干物质含量）的比例共发酵，能维持稳定的 pH 条件（6.8 - 7.2）。到第 35 天，甲烷浓度达到最大值 68.6%；45 天内，系统共产生 4160L 沼气。
在沼气净化研究中，研究人员对不同净化方法进行了评估。结果显示，钢毛去除 H?S 的效率超过 96%，优于活性炭吸附（80 - 95%）。在 CO?吸收实验中，Ca (OH)?表现更出色，在 3% 浓度时，CO?吸收效率达到 64.74%，使甲烷纯度提升至 88.2%，相比共发酵产生的 68.6% 提升了 19.6%。而且，CO?吸收过程遵循一定的动力学规律，30 分钟可达到 50% 的吸收量，120 分钟后吸收效率超过 90%。净化后的沼气热值显著提高，提升了 24.36 - 28.73%，从约 24MJ/m3 提升到 29.4 - 31.7MJ/m3，具备了作为加热、发电和车辆燃料的应用价值。
研究结论表明，该中试系统实现了高效的 H?S 和 CO?去除，利用 Ca (OH)?可达到 99.27% 的 H?S 去除率和 64.74% 的 CO?去除率，沼气热值提高 28.73%。关键操作参数，如 pH 稳定和底物优化，验证了该系统的可靠性。
这项研究意义非凡。它为沼气生产和净化提供了一个集成且可扩展的框架，将共发酵、预处理和经济有效的净化技术相结合，为农村沼气系统提供了可规模化、经济可行的模式。优化的吸收剂利用方式，有助于提高可再生能源产量、推动碳中和进程、提升工艺效率并增强环境可持续性，为解决农村能源获取、废弃物管理和可持续发展等问题提供了新的思路和方法，也为相关政策制定提供了有力依据，对实现联合国可持续发展目标（SDGs）具有积极的推动作用。
