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为解决现有空间生物质评估缺乏过程导向、难以优化生物甲烷生产及项目可持续性的问题，研究人员以昆士兰州为对象，基于 ArcGIS 分析甘蔗、棉花等原料，评估生物质及生物甲烷潜力、C/N 比。发现该州年生物甲烷潜力达 109 PJ，可满足 73% 本地用气，建议扩展气网。
在全球能源转型与碳中和目标的大背景下，天然气作为过渡性能源的脱碳需求日益迫切。生物甲烷（Biomethane）作为一种可注入现有天然气网络的可再生能源，被视为减少天然气消费碳排放的重要途径。然而，当前针对生物质潜力的空间评估大多缺乏 “过程导向” 视角，难以兼顾厌氧消化（AD）过程中的关键参数（如碳氮比 C/N 比）及项目可持续性，导致选址、物流规划和生产优化缺乏科学依据。尤其在澳大利亚，尽管拥有丰富的农业和有机废弃物资源，但生物甲烷注入天然气网的相关研究仍处于起步阶段，政策框架和技术部署均需数据支撑。
为填补这一研究空白，国外研究机构的研究人员以澳大利亚昆士兰州为研究区域，开展了 “面向过程的高分辨率空间生物质评估”，旨在明确该州生物甲烷注入天然气网的潜力，为脱碳路径提供科学依据。研究成果发表于《Biomass and Bioenergy》。
研究主要采用 ArcGIS 10.8.2 地理信息系统技术，结合多源空间数据（包括澳大利亚土地利用地图、作物分布数据、 livestock 农场数据等），对甘蔗、棉花、冬夏季作物、畜禽粪便及食物垃圾等原料进行分析。通过计算各类生物质的干物质（DM）产量、生化甲烷潜力（BMP）及 C/N 比，评估了不同距离（20、50、100 km）内天然气网的生物甲烷生产潜力，并模拟了气网扩展后的效益。
3.1 生物质与生物甲烷潜力
研究发现，昆士兰州年生物质潜力达 1900 万吨干物质，对应生物甲烷潜力为 109 PJ / 年，可满足该州 73% 的本地天然气消费（150 PJ / 年）。其中，甘蔗产业贡献最大，占总潜力的 77%，尤其是甘蔗渣（Bagasse）和甘蔗渣泥（Mill mud）。冬季和夏季作物残茬虽分布广泛，但受土壤可持续性限制，最小潜力为零。畜禽粪便和食物垃圾作为氮源，分别贡献 9% 和 2% 的潜力，但存在区域分布不均的问题。
3.2 碳氮比与可持续性评估
整体生物质 C/N 比为 53:1，高于厌氧消化的理想范围（20-30:1），表明需通过共消化（Co-digestion）补充氮源。例如，在甘蔗主产区（如 Burdekin），高 C/N 比可能抑制甲烷生成，需搭配畜禽粪便或食物垃圾。南部内陆地区因作物残茬与畜禽粪便分布集中，C/N 比更接近理想值，具备更高的生产效率。
3.3 减排潜力与气网扩展效益
研究评估了两类减排路径：替代现有废弃物管理方式（Type 1）和替代化石天然气（Type 2），年总减排潜力达 1070 万吨 CO?-e，其中 680 万吨可通过澳大利亚碳信用单位（ACCUs）获得经济激励。现有气网仅覆盖 62% 的生物质潜力，若扩展气网至主要生物质盆地，可将 20 km 内潜力从 17 PJ / 年提升至 68 PJ / 年，显著提升经济可行性。
3.4 季节性与物流规划
生物质资源存在显著季节性，89% 的潜力集中在 6-12 月（甘蔗和冬季作物收获期），需配套储存设施以保障全年供应。棉花和夏季作物潜力仅占 11%，主要分布在 2-6 月，可作为补充原料。
3.5 天然气网脱碳潜力
当前气网覆盖不足导致北部和中部地区（占 66% 生物质潜力）无法充分利用。研究建议以生物质分布为导向扩展气网，而非仅依赖天然气盆地。扩展后，96% 的生物质可纳入 100 km 运输半径，显著提升生物甲烷注入的规模效益。
研究首次将过程导向的 C/N 比评估与高分辨率空间分析结合，为生物甲烷项目提供了从原料评估到气网规划的全链条框架。结果表明，昆士兰州现有资源已具备大规模替代化石天然气的潜力，气网扩展与政策激励（如 ACCUs、可再生气体证书 RGC）协同可加速脱碳进程。未来需进一步研究氮源补充技术及预处理方法，以优化 C/N 比，并整合生命周期评估（LCA）验证环境效益。该研究为澳大利亚及全球类似地区的可再生气体发展提供了关键数据参考和方法论借鉴。
