化石燃料的过度使用导致了污染，这已经成为全球公认的环境问题。因此，调整能源结构，逐步减少石油、煤炭等传统化石燃料的使用，发展绿色、低碳、可持续的能源已成为近年来的热门话题。
生物质能是化石燃料的替代能源之一，被认为是一种清洁的可再生能源。利用生物质作为能源可以有效减少CO2、NOx、SOx等有害气体的排放。生物质是指通过光合作用产生的各种有机物质，包括作物、树木、动物、有机废物、畜禽粪便等。在不同类型的生物质中，畜禽粪便从几个方面造成环境污染，包括水污染、空气污染和土壤污染。
近年来，畜禽粪便的处理方法多种多样，包括饲料循环利用技术、微生物发酵利用技术、肥料利用技术等。但这些处理方法处理周期长，易受环境影响，效率低。随着近年来规模化畜牧业的发展，产生了大量的畜禽粪便。因此，对畜禽粪便进行热化学处理已成为一种很有前途的选择。
畜禽粪便的热化学处理已经取得了重大进展。气化是在高温不完全燃烧条件下将生物质原料转化为气体燃料的关键热化学过程。气化的最终产物是合成气，主要由CO2、CO、H2、CH4等气体组成。
合成气可用于各种能量转换装置，如内燃机、燃气轮机和燃料电池。根据气化剂的不同，气化可以分为不同的类型，包括空气气化、蒸汽气化和二氧化碳气化。气化通常包括两个过程:热解，在热解过程中，生物质被加热以释放挥发性化合物并形成木炭;气化，在气化过程中，木炭与气化剂反应产生合成气。
畜禽粪便作为畜牧业的废物，与其他生物质资源相比，其优点是受天气和季节变化的影响较小。此外，畜禽粪便是高度可再生和丰富的。它往往具有较高的水分含量，可以有效地促进蒸汽气化，从而导致更高的氢气产量。因此，使用畜禽粪便作为气化原料具有很大的前景，可以有效减轻化石燃料造成的环境污染。
气化过程中各参数的优化至关重要。然而，气化过程的复杂性和可变性使得气化设备的结构在实验装置中变得复杂。此外，该过程受现场实验条件和气化设备的限制，难以充分了解气化特性。分析和预测仿真方法可以有效地弥补实验系统固有的不足。
由河南农业大学胡建军教授领导的研究团队，包括研究生张亚军和副教授姚森，利用Aspen Plus软件建立了基于吉布斯自由能最小化的牛粪热分解气化过程的生物质气化模型。这项研究发表在《农业科学与工程前沿》杂志上。
他们通过改变气化温度、蒸汽与生物质比和压力等参数来评估获得的合成气(也称为合成气)的H2/CO比和较低热值(LHV)。模拟结果表明，提高气化温度有利于H2和CO含量的提高，H2在800℃时达到峰值。增加蒸汽作为气化剂导致更高的H2产量。
然而，蒸汽生物质比对CO和CH4有负面影响，导致LHV降低。最佳气化压力为0.1 MPa。该模型也可用于预测其他生物质原料的合成气成分，并允许进一步研究改善生物质气化过程。
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