探索沼气采用的关键驱动因素：面向发展中国家畜牧养殖户的商业模式

《Renewable Energy Focus》：Exploring the key drivers of biogas adoption: a business model for livestock farmers in developing countries

　　摘要随着畜牧场的数量不断增加，加之废物管理基础设施不足，日益引起人们的关注，加剧了环境污染和生产力损失。沼气技术为应对这些挑战提供了一种可行的解决方案，可将废物转化为可持续能源来源。因此，本研究旨在探究影响畜牧农户将沼气技术作为一种商业模式采纳意向的关键因素。采用目的性抽样方法，本研究从336名畜牧农户中收集了数据。为确保综合分析的完整性，研究运用了结合对称技术和非对称技术的综合方法论框架，从而深入理解影响沼气技术采纳意向的决定因素。研究发现，PLS-SEM和ANN得出的结果具有显著的一致性。分析表明，后果意识对责任归属具有显著影响。此外，研究发现群体心态、初始成本、后果意识、责任归属和自我意识显著影响个人规范。此外，群体心态、个人规范和自我意识与沼气技术采纳显著相关。然而，感知易用性与个人规范之间未发现显著关联。同时，模糊集定性比较分析（fsQCA）的结果揭示了八条通往强烈沼气技术采纳意向的不同路径，凸显了群体心态和后果意识作为关键前提的重要性。本研究获得的见解将为参与制定政策、进行投资和提供技术支持以促进沼气技术有效安装和运营的利益相关者提供重要参考。引言随着全球人口预计到2050年将超过90亿，应对日益增长的粮食需求给畜牧业带来了重大挑战。由于人口增长和收入提高导致动物性食品消费增加，畜牧生产正在稳步增长，尤其是在发展中国家。目前，畜禽养殖贡献了近一半的全球农业经济，但也带来了严峻的环境挑战。研究指出，畜牧生产是全球环境问题的重要贡献者之一，主要由于粪便排放，这是生态污染的关键因素。粪便管理已成为农业和环境治理的核心问题，因为未经处理的粪便是氮、磷和重金属（以及致病寄生虫卵、病毒和细菌）的主要来源，这些物质会污染土壤、水和空气，危害人类和动物健康。尽管粪便对土壤肥力具有价值，但不当处置会导致严重的环境和健康风险。因此，可持续利用粪便是减轻污染和支持环保畜牧养殖的必要措施。早期研究表明，即便在高收入的发达国家和发展中国家（如中国超过60%、澳大利亚超过50%），畜牧粪便管理仍然缺乏组织性。然而，在孟加拉国等低收入发展中国家情况要糟糕得多（仅为15-20%）。因此，大量畜牧粪便被不当处置在自然环境中，导致环境污染和公共卫生风险。在此背景下，安装沼气厂为可持续且经济高效的粪便管理提供了一种变革性解决方案。沼气来源于有机底物的厌氧消化，包括畜牧粪便、农业废弃物、食品废弃物和污泥等，是一种可再生能源。这一生化过程由微生物群在缺氧环境中促进，产生的气体混合物主要由甲烷和二氧化碳组成。高甲烷含量使沼气成为传统化石燃料的可行替代品，可用于发电、热能生产以及作为净化后的车用燃料。沼气为畜牧农户提供了一种创新的商业模式，通过将粪便转化为有价值的能源来源，既解决了废物管理挑战，又提高了盈利能力。沼气厂产生的可再生能源可用于家庭使用或出售，减少了对传统燃料的依赖并降低了成本。这一转变加强了能源安全，提供了额外的收入来源，使畜牧养殖更具经济可持续性。此外，沼气生产通过产生有机肥料来支持循环经济，农户可以使用或出售这些肥料，进一步多元化收入来源。除了经济利益外，沼气技术的采纳还促进了环境可持续性，减少了污染，并创造了农村就业机会。因此，通过整合沼气技术，畜牧农户可以推动可持续农业商业实践，同时为建设更清洁、更资源高效的未来做出贡献。孟加拉国人口密度高、土地资源有限，给畜牧农户带来了重大环境挑战，尤其是在粪便管理方面。由于废物管理基础设施不足、资金受限和意识缺乏，超过80%的畜牧废物被不当处置在开阔地和水体中，导致水污染、温室气体排放和公共卫生风险。储存设施不足进一步加剧了这一问题，导致周期性废物溢出和生态退化。将沼气生产融入畜牧养殖提供了一种可持续解决方案，通过将粪便转化为能源。这一策略在改善废物管理的同时，也提高了农户的经济稳定性。通过利用厌氧消化技术，畜牧农户可以产生沼气用于烹饪、加热和发电，减少能源成本和对化石燃料的依赖。此外，富含营养的副产品适合作为有机肥料使用，促进更好的土壤健康。剩余的沼气和生物肥料提供了额外的收入机会。此外，采纳沼气技术通过减少甲烷排放来支持环境可持续性，使其成为可持续粪便管理和提高盈利能力的可行商业模式。尽管沼气提供了有前景的投资机会，但孟加拉国农户对其采纳率仍然出人意料地低。先前的研究广泛考察了农户对沼气技术采纳的行为意向，但研究焦点主要分散在单一因素上。例如，Meng等人使用多项Logistic回归研究了同伴效应对手户沼气技术采纳意向的影响，但较少关注关键的经济和环境因素，特别是初始成本和责任归属。Jan采用定性方法研究了社会经济特征对农户沼气技术采纳行为的影响，而很大程度上忽略了心理和环境驱动力。类似地，Guntoro等人考察了越南养猪农户的沼气技术采纳意向，强调社会特征、生产特征和农户感知，但对经济、心理和商业价值关注有限。Chen等人考察了中国养猪农户开发沼气池的意向，主要强调环保粪便管理，但对沼气生产的经济动机和盈利能力关注有限。此外，Ali等人使用回归分析探索了农户沼气技术采纳，主要关注环境可持续性和绿色转型，但对采纳的经济和商业价值考虑有限。总体而言，文献显示沼气技术采纳主要从孤立的行为、社会经济、社会或环境角度进行研究，对综合的、以商业为导向的方法关注有限。特别是，畜牧农户的采纳意向仍未得到充分探索，尽管他们对沼气生产原料的供应具有巨大潜力。因此，本研究通过开发一个整合的商业模式来解决这一空白，优先关注经济和环境价值，从而为理解和促进发展中国家畜牧农户的沼气技术采纳提供更全面的依据。相应地，本研究探讨了以下研究问题：哪些因素会影响畜牧农户将沼气技术作为一种商业模式的采纳行为意向？因此，本研究在理论和实践层面都具有重要的价值。从实践角度来看，其研究结果将为参与沼气技术开发、投资和技术支持的利益相关者提供有价值的见解，尤其是在沼气技术的安装和运营方面。通过了解影响采纳的关键因素，利益相关者可以制定策略，提高沼气技术作为可行商业模式在畜牧农户中的普及度。此外，政策制定者将获得重要见解，以支持决策制定和政策支持，促进沼气技术采纳在畜牧养殖领域的可持续增长。从理论角度来看，本研究引入了结合对称（PLS-SEM）和非对称（ANN和fsQCA）技术的开创性方法论。考虑到本研究的探索性设计和有限的样本量，PLS-SEM在数据分析方面特别有效，因为它提供了比CB-SEM更高的统计精度。同时，由于对称方法存在某些局限性，本研究还采用了非对称（fsQCA和ANN）方法来捕捉结果中的非线性模式。在此背景下，fsQCA在识别具有同等生成高水平结果能力的因果条件组合方面非常有效。此外，ANN能够根据相对重要性高效地确定影响结果的最关键前因变量。PLS-SEM依赖统计分析（回归）进行数据解释，而ANN和fsQCA应用布尔代数生成结果。因此，两种技术对于提高发现的准确性和为沼气技术采纳领域提供新见解都是必不可少的。先前研究回顾发展中国家人口快速增长增加了对畜牧场的需求，以满足日益增长的肉类、鸡蛋和乳制品需求。然而，许多畜牧场由于废物管理实践缺乏组织而加剧了环境污染。将沼气技术定位在商业模式中可以促进有效的废物管理、提高财务回报并遏制环境污染。尽管沼气系统的效益已被充分记录，但其接受度——采用PLS-SEM分析外模型为了建立数据的可靠性和有效性，本研究使用PLS-SEM分析外部或测量模型。分析基于四个关键因素：因子载荷、Cronbach's Alpha（CA）、组合信度（CR）和平均方差抽取量（AVE）。根据Hair等人的标准，数值必须达到最小阈值0.5、0.7、0.7和0.5，以验证数据的可靠性和有效性。如表3所示，结果验证了所有标准——研究结果的讨论由于基础设施差和意识缺乏，孟加拉国等发展中国家的畜牧农户往往将动物废物随意处置在农场周围。因此，他们直接导致环境污染。然而，如果将这些废物用于生产沼气和有机肥料，它们可以被转化为有价值的资源，从而进一步提高畜牧农户的盈利能力。因此，本研究考察了影响畜牧——理论贡献本研究在可再生能源采纳文献中做出了多方面的理论贡献，特别是沼气技术采纳方面。首先，本研究结果表明，HM、IC、AOC、AOR、SE和PN是影响包括孟加拉国在内的发展中国家畜牧农户沼气技术采纳意向的关键前因变量。通过关注畜牧农户的沼气技术，这些结果增强了现有的对可再生能源采纳的理解。利益冲突声明作者声明，他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本研究报告的工作。Razib Chandra Chanda | Ali Vafaei-Zadeh | Haniruzila Hanifah | Rokhsaneh Yousef Zehi | Davoud Nikbin