第0章緒論

沼氣工程篇
第1章沼氣行業發展現狀
1.1農村沼氣工程現狀
1.2城市有機固體廢棄物沼氣工程現狀
1.3工業有機廢水沼氣工程現狀 
1.4沼氣行業綜合利用模式

第2章有機廢棄物資源量分析
2.1農業農村有機廢棄物
2.2城市有機固體廢棄物
2.3工業有機廢水

第3章資源量、沼氣潛能及能源替代潛力預測
3.1資源量的預測
3.2沼氣潛能及能源替代潛力預測

甲烷減排篇
第4章動物糞便管理甲烷排放與減排
4.1糞便管理的甲烷排放
4.2我國畜禽糞便管理甲烷排放現狀
4.3糞便管理甲烷減排的技術路徑和潛力分析

第5章稻田生產的甲烷排放與減排
5.1稻田生產的甲烷排放
5.2我國稻田甲烷排放現狀
5.3秸稈離田循環利用甲烷減排潛力分析

第6章城鄉垃圾處理甲烷排放與減排
6.1城鄉垃圾處理的甲烷排放
6.2城鄉垃圾處理甲烷排放現狀
6.3城鄉垃圾處理甲烷減排的技術路徑和潛力分析

第7章城市污水處理甲烷排放與減排
7.1城市污水繫統的甲烷排放
7.2我國城市污水繫統甲烷排放現狀
7.3城市污水繫統甲烷減排的技術路徑和潛力分析

第8章沼氣工程溫室氣體減排
8.1基於項目的沼氣工程溫室氣體減排
8.2沼氣工程助力城鄉廢棄物處理甲烷減排
8.3沼氣回收利用能源替代減排分析及預測
8.4沼液沼渣還田化肥替代減排分析及預測
8.5沼氣工程助力溫室氣體減排
結論與展望

第9章沼氣行業發展機遇

第10章沼氣行業發展挑戰

第11章我國城鄉廢棄物甲烷減排挑戰

參考文獻

附錄A溫室氣體減排潛力核算方法
附錄B沼氣或生物天然氣案例統計表
附錄C沼氣或生物天然氣標準統計表
附錄D“十三五”“十四五”國家層面沼氣和生物天然氣相關政策
附錄E畜禽糞污沼氣氣化利用溫室氣體減排量核算

中國沼氣使用的悠久歷史可以追溯到宋朝。在20世紀20年代後期， 國瑞瓦斯燈商行（羅國瑞沼氣商號）本著能源救國的理念，開始了沼氣商業化的最初嘗試。中華人民共和國成立後，黨和國家始終高度重視沼氣事業的發展。1958年毛澤東主席在武漢、安徽等地視察農村沼氣使用情況時指出，沼氣又能點燈，又能做飯，又能作肥料，要大力發展，要好好推廣。
針對大規模畜禽養殖場糞污處理和資源化問題，2016年12月，習近平總書記在中央財經領導小組第十四次會議上提出“以沼氣和生物天然氣為主要處理方向，以就地就近用於農村能源和農用有機肥為主要使用方向”，將沼氣事業提高到農村能源、農用有機肥和環境治理的高度。
我國沼氣事業的發展經歷了初始發展、技術成熟、快速發展、建管並重、轉型升級五個階段。國家投入專項資金用於戶用沼氣池和各種類型沼氣工程建設，推動農村沼氣轉型升級，發展大型沼氣工程和生物天然氣工程。截至2020年，中國戶用沼氣從最高4200萬口逐漸回落到3200萬口，各類沼氣工程超過11萬處，形成年產沼氣200多億m3的規模。經過長期的探索與發展，中國擁有從家庭沼氣池到大型、超大型沼氣工程的各種發展水平的沼氣技術，推廣規模全球第一，應用領域實現了農業農村、城市和工業領域的全覆蓋。
2020年9月，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上鄭重向全世界宣布： 中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。2021年年初，中央一號文件明確提出將全面推進鄉村振興，加快農業農村現代化。這些都為中國沼氣行業的持續發展，沼氣產業的不斷壯大，沼氣事業的再次輝煌指明了方向，確定了目標。
我國“碳中和” 歷程
1997年，各國簽訂了《聯合國氣候變化框架公約的京都議定書》（簡稱《京都議定書》），這是首份具有法律約束力的全面氣候變化協議，在國家層面首次設定強制性減排目標。由於世界上最大的排放國——美國未通過該議定書，《京都議定書》擱淺。
2009年，哥本哈根氣候大會，第一次統一設定溫室氣體排放限額，但未達成具有法律約束力的條約。
2015年12月12日，《巴黎協定》簽訂，標志著哥本哈根會議之後“減排裸奔時代”的終結。
2020年9月22日，在聯合國大會上明確提出： 中國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。
2021年3月15日，中央財經委員會第九次會議習近平主席強調： 把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局。
2021年4月，國家主席習近平在全球領導人氣候峰會上宣布決定接受《〈蒙特利爾議定書〉基加利修正案》，加強非二氧化碳溫室氣體管控。 
2021年11月，中美兩國聯合發布《中美關於在21世紀20年代強化氣候行動的格拉斯哥聯合宣言》，明確加大行動控制和減少甲烷排放。
國家第二次污染普查表明，水土主要污染物有大約75%來自農業農村，而農業農村的主要污染物是生物廢棄物。為落實“雙碳”戰略，國家“十四五”規劃和2035遠景綱要指出，以減污降碳協同增效為總抓手，污染治理向農村、鄉鎮延伸。
沼氣工程利用厭氧發酵微生物處理各種生物廢棄物、生產清潔能源和農用有機肥，一直在為中國環境保護、能源安全、減排固碳發揮著默默無聞但極為重要的作用。國家“雙碳”戰略的實施為中國沼氣事業開闢了一條快速高質量發展之路，創造了更多新的增長空間和新的盈利模式。
2021年4月，國家主席習近平在全球領導人氣候峰會上宣布決定接受《〈蒙特利爾議定書〉基加利修正案》，加強非二氧化碳溫室氣體管控； 同年11月，中美兩國聯合發布《中美關於在21世紀20年代強化氣候行動的格拉斯哥聯合宣言》，明確加大行動控制和減少甲烷排放。甲烷是一種短生命周期溫室氣體，100年周期內溫室效應是二氧化碳的28倍，20年周期內則是二氧化碳的81倍。作為人類活動排放的第二大溫室氣體，未來30年如果甲烷減排50%將使全球溫升降低0.18℃。甲烷減排是短期內應對氣候變化的有效手段。
氣候與清潔空氣聯盟和聯合國環境規劃署2021年5月聯合發布的《全球甲烷評估： 減少甲烷排放的收益和成本》報告指出，農牧業和城鄉生物廢棄物產生的甲烷量占全球人類活動甲烷排放總量的60％（約32%來自牲畜的排洩物和腸道發酵，20%來自廢物處理，8%來自水稻種植），剩餘40%來自能源和其他領域。在《中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告》中，2014年我國農業活動和廢棄物處理甲烷排放占全國排放總量的52.1%（約23.5%來自動物糞便管理和腸道發酵，16.1%來自水稻種植，11.9%來自廢棄物處理，0.6%來自農業廢棄物田間燃燒），其餘44.8%來自能源活動，3.1%來自土地利用與林業。可見，城鄉生物廢棄物處理是甲烷減排的最大戰場。
來自生物廢棄物處理的甲烷減排不外乎三種途徑，即消除生物廢棄物、創造有氧環境、收集甲烷。沼氣工程完美地創造了厭氧環境並收集甲烷，實現了生物廢棄物處理的多重效益，是除能源和反刍動物腸道甲烷之外的最重要、最有效、最可行和最經濟的甲烷減排技術手段。
沼氣工程處理生物廢棄物、生產清潔能源和農用有機肥、改善耕地質量和增加土壤碳彙，並最大限度地實現溫室氣體減排，尤其是甲烷減排。中國沼氣行業一直為中國減排固碳、循環利用、綠色發展、環境保護、能源安全做著應有的貢獻。我們相信，在“雙碳”和鄉村振興戰略目標下，中國沼氣行業將會為中國的節能減排和生態文明建設以及高質量發展發揮更大的作用，同時也會為中國沼氣行業健康持續發展創造更多新的增長空間和更多新的盈利模式。本書由清華大學、中國農業大學等國內22個單位50餘名多領域資深專家學者經過長達一年半時間，圍繞農業農村、城市以及工業三個領域的生物廢棄物的厭氧消化處理，對我國沼氣行業建設成效、發展現狀、問題與經驗等進行反復研討、繫統梳理，對沼氣行業先進技術與典型模式進行凝練總結。綜合考慮未來經濟社會發展、人民生活質量提升以及人口變化規律對農業生產和廢棄物管理的影響，提出了基於沼氣工程的畜禽糞便管理、水稻生產和稻秸離田以及廢棄物處理理念，展望2025年、2030年和2060年三個時間節點中國沼氣產氣潛力、基於沼氣能源的溫室氣體減排貢獻以及甲烷減排貢獻。最後，提出推動中國沼氣行業發展、提高雙碳貢獻的政策建議，以期為相關部門制定雙碳戰略和甲烷減排目標提供清晰的技術與政策依據。
本書力求圍繞碳中和與甲烷減排戰略需求，基於基礎理論、典型案例及翔實數據，為教學科研提供參考，為從業人員提供指導，為管理決策提供依據。由於行業特點，讀者閱讀習慣，書中某些單位延用非法定單位表示形式，特此說明。
本書沼氣工程篇中農業農村領域由李秀金、柳珊、鄧良偉、董保成、趙立欣、周宇光、喬瑋、袁海榮、徐文勇、羅娟、鄭丹、楊紅男、鞠鑫鑫撰寫，城市領域由任連海、王攀、徐海雲、郭含文、聶小琴、孟星堯、魯嘉欣、張進鋒、閻中、 李彩斌、甘海南、金慧寧、孫榮、彭光霞、李偉、林雨佳撰寫，工業領域由李兵、周俊、孫曉峰、劉雲洲、張自強、程言君、張永剛、薛鵬麗、段冠軍、孫曉東、王瑞撰寫； 甲烷減排篇第4章由郭建斌、鞠鑫鑫、孫輝、吳根義、柳王榮撰寫，第5章由郭建斌、孫輝、鞠鑫鑫、馮永忠、王興撰寫，第6章由徐海雲、聶小琴撰寫，第7章由董欣、劉艷臣、劉建國撰寫，第8章由鞠鑫鑫彙總； 結論與展望由王凱軍、董仁傑撰寫； 全書統稿由羅娟負責，劉秋琳、石川、劉越、吳厚凱參與統稿。來自沼氣工程界的同行為本書提供了大量寶貴的研究案例和資料文獻，在此表示衷心的感謝。
限於時間、資料和作者水平，不足之處在所難免，歡迎社會各界朋友提出寶貴意見和建議，共同為我國順利實現雙碳戰略和甲烷減排目標，為沼氣工程事業的健康發展而努力！

著者
2023年5月