垃圾填埋場沼氣（Landfill Gas, LFG）是垃圾在填埋場中經過微生物厭氧分解產生的混合氣體，主要成分包括甲烷（CH₄，約占50%~60%）和二氧化碳（CO₂，約占30%~40%），同時含有少量硫化氫（H₂S）、氮氣（N₂）、揮發性有機物（VOCs）等。由于其成分特性和環境影響，沼氣的管理與利用是垃圾處理領域的重要課題。

沼氣產生原理

厭氧分解過程：垃圾中的有機質（如食物殘渣、紙張、草木等）在缺氧條件下，被產甲烷菌分解，生成甲烷和二氧化碳。

影響因素：溫度、濕度、垃圾成分、填埋場覆土結構等均會影響分解速率和產氣量。產氣高峰通常出現在填埋后的1~3年，可持續數十年。

2. 沼氣的主要應用

沼氣的資源化利用是減少溫室氣體排放和能源回收的重要途徑：

發電：通過燃氣內燃機或渦輪機發電，并入電網或供場區自用。

熱能利用：直接燃燒供熱，或用于熱電聯產（CHP）。

提純制天然氣：去除CO₂等雜質后，可壓縮成生物天然氣（Bio-CNG），用于車輛燃料或工業用途。

火炬燃燒：無法利用時，通過焚燒將甲烷轉化為CO₂（溫室效應降低約25倍）。

3. 環境與安全問題

溫室效應：甲烷的全球增溫潛勢（GWP）是CO的28~36倍（100年尺度），填埋場是全球第三大人為甲烷排放源（占約11%，IPCC數據）。

污染與健康風險：硫化氫和VOCs可能導致異味、空氣污染，甚至引發呼吸道疾病。

爆炸風險：甲烷在空氣中濃度達5%~15%時遇火源易爆炸，需嚴格監測填埋場及周邊區域。

4. 沼氣管理技術**

收集系統：通過垂直氣井、水平管道網絡抽氣，結合真空泵控制氣體流動。

覆蓋層控制：使用黏土、HDPE膜等覆蓋垃圾層，減少氣體逸散并促進收集。

監測技術：安裝氣體傳感器實時監測CH₄濃度、氣壓等參數。

政策法規：許多國家要求大型填埋場必須安裝沼氣收集處理設施（如歐盟《垃圾填埋指令》）。

5. 全球實踐與趨勢

發達國家案例：美國EPA推廣“垃圾填埋場甲烷推廣計劃”（LMOP），2020年全美已有500多個沼氣利用項目；德國通過《可再生能源法》支持沼氣發電。

發展中國家挑戰：受限于資金和技術，沼氣收集率低，多直接排放或焚燒處理。

技術創新：利用生物反應器填埋場（加速產氣）、膜分離提純甲烷等技術提高效率。

6. 經濟效益

碳交易收益：通過減少甲烷排放獲得碳信用（如CDM項目）。

能源收入：發電或供氣可帶來長期收益。例如，一個日處理1000噸垃圾的填埋場，年發電量可達約2000萬度，減排CO₂當量數萬噸。

未來展望

隨著碳中和目標的推進，垃圾填埋場沼氣的高效收集與利用將成為廢棄物管理的關鍵環節。未來發展方向包括：

- 智能化監測與自動化控制系統；

- 小型化、分布式沼氣利用設備；

- 與碳捕集技術結合，實現負排放。

通過技術升級和政策支持，垃圾填埋場沼氣可從環境負擔轉變為可持續能源，助力循環經濟發展。