从一辆破旧的丰田出租车的后座，托马斯·塔哈·拉斯姆·卡尔汉指出路边的景象。砍伐自附近森林的破旧木炭袋堆放在临时搭建的商店旁。波纹金属、纸板和其他废料构成了摇摇欲坠的棚屋。一条脏水流，被附近工厂的径流染成了红色，沿着小巷流淌。到处都是垃圾。在这里，在内罗毕最大的贫民窟之一姆库鲁，生活的原材料是原始的。然而，卡尔汉向前倾身，对它们提供的可能性感到兴奋。
出租车停在姆库鲁技能培训中心，这是一个艺术和职业学校。一名保安从一间小水泥棚里出来，打开大门。姆库鲁社区肮脏而混乱，但院子里随处可见整洁的即兴创作：艺术工作室通向一个种满香草和幼苗的小花园。三个堆肥厕所将废物转化为肥料。在简陋的厨房外，一个装满过期豆子和香蕉皮的500加仑的储罐正在缓慢地产生烹饪燃气。
距离任何可靠的能源基础设施数千英里，肯尼亚人已经即兴创造了一个几乎与美国任何厨房的系统一样可靠的系统。49岁的美国人卡尔汉设计了这个燃料系统。它产生的燃气量并未达到应有的水平，所以他来这里做一些改进。第一步很简单。一根管道将食物垃圾输送到储罐，另一根管道将燃气输送到厨房，而现在食物管道堵塞了。卡尔汉拿起一个拖把杆，将其伸入管道，用力疏通。然后，他取来一罐黏糊糊的厨房残渣，用一个锯掉的塑料水壶作为漏斗，将它们喂入系统。在他工作时，一群刚在学校吃完免费周日餐的孩子们 wandered over to watch.
卡尔汉必须快速工作。太阳很快就要落山了，即使坐出租车穿过贫民窟也不安全。但他无法抗拒解释他项目的机会。孩子们挤得更近了。一些小家伙爬上他们能爬到的任何东西，以便看得更清楚。卡尔汉指向储罐。“这里有细菌，但 vigidudu sivya magonjwa，”他说，这是斯瓦希里语中“无害细菌”的意思。“如果我们把所有的食物垃圾都磨碎放进去，细菌就会吃掉它们并产生烹饪燃气。”
卡尔汉问一个站在前排的孩子是否是个好爬杆者。男孩点点头。“上来，”卡尔汉说着，指着储罐。“但是，如果没有老师在身边，千万不要这样做。”男孩爬上储罐，然后，应卡尔汉的要求，在盖子上跳上跳下。压力将燃气推向储罐侧面的阀门。卡尔汉拧开水龙头， flicked a pocket lighter，一个橘色的火焰从阀门喷出。“啊哈！”卡尔汉喊道。“你看到了吗？生物燃气！”
在美国，自己发电非常困难，几乎不可能全部自己发电。即使是接近目标，你也需要用足够的太阳能电池板覆盖你的屋顶和院子，才能运行你所有的灯、电子设备和电器。你还需要一个太阳能热系统来加热水，以及一辆由太阳能充电的电动汽车。
然而，我们现有的能源系统，尽管很方便，但也是不可持续的。当然，满足我们日常需求的公共设施似乎运作良好。拧开炉子上的旋钮，就会有燃气出来。周二晚上把垃圾拿出去，周三早上就会有一辆卡车来把它运走。但这些明显的效率掩盖了我们系统的真正低效率。住在康涅狄格州，你的燃气可能来自怀俄明州；垃圾可能去新泽西州。这种盲目、遥远的系统需要更新和本地化。
姆库鲁贫民窟的基础设施很少：没有排污系统，没有地下燃气管道，没有垃圾填埋场。居民将土豆皮和塑料袋扔在街上。木炭烟雾刺痛眼睛。但这种混乱为重新思考一些基本事物，并即兴创作新的能源形式提供了机会。
在这里，几个像卡尔汉那样的生物燃气系统正在将废物——世界上最普遍、最容易被忽视的能源——转化为燃料。在这个过程中，它们还将家庭转变为本地能源生产和再利用的闭环系统。
当微生物在缺氧条件下消化有机废物——污水、粪便、食物残渣——时，它们会产生甲烷（以及少量的二氧化碳和水），甲烷可以驱动从电灯到城市公交车的一切。没有人弄清楚需要什么样的生物燃气系统才能为一个城市供电。但在肯尼亚，一个塑料储罐和一些管道就可以改变一个家庭的整个能源循环。
卡尔汉经营着一个名为 Solar C3ITIES (Connecting Community Catalysts Integrating Technologies for Industrial Ecology Systems) 的非营利组织。它没有带薪员工，资金仅由个人捐款勉强维持。他在开罗、拉各斯和西岸建造了低技术、低成本的生物燃气系统，并培训当地人维护和复制它们。
卡尔汉的母亲是伊拉克人，他在贝鲁特有家人。他目睹了这两个地方的历史事件摧毁了他亲戚的生计，将他们从富有的、拥有土地的专业人士变成了难民。“我了解到，我们无法控制的历史事件可以抹去我们认为自己拥有的任何安全感，”卡尔汉说。“我想找到一种方法来更好地保护我们的家人，而赚钱并不是解决办法。”
生物燃气系统不需要大量的资本投资或规模，因此肯尼亚人已经开始了自己的实验。这项搜索使他走遍了世界。在20世纪90年代，他在南洛杉矶中部教青少年如何改装汽车发动机，使其能够使用太阳能蒸馏器生产的酒精。2003年美国领导入侵伊拉克后，他移居埃及，住在开罗的一个贫民窟里，与“拾荒者”萨巴林人一起生活，他们收集有机废物并喂猪。然后，受1985年电影《疯狂的麦克斯2：超越雷霆峰》的启发，该片描绘了一个整个城市都依靠猪粪运转，他去了印度学习如何建造简单的生物燃气系统。今天，他住在德国，通过为纽约梅西学院教授在线课程来支付账单，并将其余的时间和金钱花在姆库鲁这样的项目上。
生物燃气是卡尔汉的福音，他是一位才华横溢的传教士。他在内罗毕的一家药店停下来买抗疟疾药，很快就和药剂师坐在一起，在废纸上画生物燃气系统。他钻进一家天主教会招待所使用Wi-Fi，并约了两位斯洛文尼亚传教士去看姆库鲁的沼气池。旅程结束时，我已经在为他工作了。在内罗毕的交通堵塞中，我告诉我的出租车司机生物燃气，他想知道在哪里可以买一套自己的系统。
肯尼亚人需要生物燃气提供的能源。烹饪燃料占发展中国家家庭用电的近100%，而肯尼亚的烹饪燃料主要来自木材，这是一种日益枯竭且污染严重得多的资源。即使在内罗毕较富裕的地区，也没有集中的燃气输送系统；人们要么使用液化石油气，装在小容器里购买和运输，要么使用木炭。
与此同时，内罗毕居民每天产生约3000吨垃圾，其中大部分是有机物。而且他们只收集了一半。(独立承运人将垃圾从较富裕的社区运往一个露天垃圾场。)燃烧来自垃圾的生物燃气将一次性解决两个问题。但政府一直未能启动任何大规模或中规模的生物燃气项目。市议会最近曾考虑过一个建造十几个生物燃气厂的提案，但从未付诸实施。“过去有很多计划，但都没有实现，”内罗毕的一家碳信用公司 Carbon Africa 的运营总监马特·伍兹说。
有些人可能喜欢现有的系统。例如，当地垃圾填埋场由一个强大的帮派经营。当处理内罗毕国际机场航班餐饮的公司提出将飞机每天运送的六吨食物垃圾转移以生产生物燃气时，该帮派发出了威胁。卡车仍然将飞机垃圾运往垃圾填埋场。
在内罗毕最大的贫民窟之一姆库鲁，生活的原材料是原始的。然而，它们提供了令人兴奋的可能性。生物燃气系统不需要大量的资本投资或规模，因此肯尼亚人已经开始了自己的实验。像卡尔汉那样的小型发电机开始点缀城市。例如，在内罗毕高档西区一个为无家可归者提供免费餐食的印度寺庙里，其中一个炉灶连接到一个爬过厨房墙壁并通往后院的燃气管道，在那里一个1300加仑的储罐每天产生三个小时的生物燃气。寺庙的领导人很快将从 Bijal Shah 那里购买第二个系统，Bijal Shah 是一位在内罗毕经营一家可再生能源公司 GreenTech International 的肯尼亚女性。离寺庙不远，夏的姑姑每天晚上爬楼梯从她的户外厨房出来，将一桶剩米饭和烹饪水倒入她自己的400加仑储罐。与此同时，卡尔汉最近发现了一个更直接的循环：一位 enterprising的收费厕所老板利用他的客户每天产生的宝贵能源，并将燃气管道输送到街对面的餐馆。
人们早已知道如何生产生物燃气。公元前10世纪，亚述人就利用生物燃气来加热他们的浴室。19世纪末，路易·巴斯德从粪便中产生生物燃气，以证明巴黎的马匹可以驱动路灯。19世纪中叶，印度用它来点亮一家麻风病医院；如今，印度大约有300万个小型生物燃气厂，中国有3500万个。
生物燃气并非适用于所有国家的所有工作。在德国，17%的电力来自可再生能源，而生物燃气仅占其中的2%。但在瑞典，它已经超过天然气成为交通燃料；一些城市，如赫尔辛堡，用它来驱动整个公交车队。
在美国，环境保护署估计，近8000个农场能够生产大量的生物燃气；167个美国奶牛、猪、家禽和牛肉农场已经使用厌氧消化来减少污染和控制气味。即使最大的160个农场安装了消化器，它们产生的甲烷也足以供300万户家庭供暖——或者，通过将生物燃气输送到天然气发电厂，为87万户家庭提供电力。与此同时，食物垃圾含有更多的能量。一吨粪便产生1700千瓦时的电力。一吨黄油产生9600千瓦时。
然而，利用这些资源并非易事。考虑是否采用生物燃气的市长必须权衡新设备的成本、他可以出售能源的价格，以及垃圾填埋场费用、土地使用许可和其他费用将如何影响他的盈亏。这是一个复杂且陌生的数学。波士顿的温室设计师兼堆肥专家 Bruce Fulford 已经花了近三十年时间在那里建立一个社区生物燃气系统。“要让项目启动和运行，需要数十万甚至数百万美元，”他说。“谁来承担这个风险？在美国，没有足够的先例。”
Fulford 可能只是在寻找错误的先例。例如，生物燃气对城市工程师来说相当熟悉，只是不作为独立的能源来源。1000多个污水处理厂使用厌氧消化工艺来减少最终需要运走或燃烧的污泥量。但直到最近，大多数城市都将产生的生物燃气视为副产品，而非商品。污水处理厂用它来加热污泥消化器（微生物喜欢温暖），并驱动部分能源密集型的水处理过程。
一吨粪便产生1700千瓦时的电力。一吨黄油产生9600千瓦时。然而，现在，一些美国城市，由于能源成本高企和新的温室气体排放目标，正在尝试产生过量生物燃气的方法。纽约市环保局建造了八个145英尺高的蛋形消化器，它们高耸在布鲁克林格林波特社区之上。这些闪亮的银色蛋是 Newtown Creek 污水处理厂的一部分，该厂每天从东河对面的一个泵站接收一百万加仑的污水，另外一百万加仑来自布鲁克林和皇后区的部分地区。
废物进入一系列带盖的储罐，较重的物质沉到底部。这些污泥通过离心机，分离出更多液体，然后进入新的消化器。每个消化器容纳300万加仑污泥，停留15天，机械搅拌并加热到对微生物友好的100°F。
这些消化器是1990年代末开始的50亿美元升级项目的一部分，该项目还需要两到三年才能完成。这个想法不是为了生产能源——而是为了减少维护。旧的消化器产生的气体不多，但它们会积聚10英尺厚的沙砾层，需要每三年手动清除一次。新的消化器能更好地混合污泥，因此产生的淤积更少，并且能够容纳更多的产气物质。当这些消化器上线后，工程师们发现它们产生的甲烷量是以前的两倍，这远远超过了工厂日常现场运营所需的量：足以供2500户家庭供暖。到明年，该市将把这些过量的生物燃气通过净化系统，然后输送到天然气管道。纽约人的粪便和磨碎的食物垃圾将帮助他们烹饪食物和温暖他们的家园，同时每年减少16,650吨二氧化碳排放到大气中。
密尔沃基的地区污水处理机构正在与马奎特大学的研究人员合作，确定哪种类型的当地高能废物最适合用于生物燃气，而无需升级其系统。在过去的五个冬天里，该机构一直从机场抽真空除冰液——丙二醇，一种有机化合物——并将其运往水处理厂，在那里工程师直接将其放入消化器以产生更多气体。“当我们开始时，”密尔沃基大都会污水处理区水质保护主任 Peter R. Topczewski 说，“你可以看到即时激增。我们看到了两倍半的气体产量。”该机构最近还与当地一家可口可乐装瓶厂达成协议，收购其废弃的配料。
Swedish Biogas International 在密歇根州弗林特开设了北美总部，并正在那里建造一个工厂，该工厂将以污水污泥和当地产品（如肉类和沙拉酱）加工产生的废物为原料。该工厂将为该市产生约1.6兆瓦的电力，并提供稳定的肥料供应。该项目的本质，就像所有生物燃气系统一样，是利用附近的资源。“我们希望致力于收集当地的废物，”公司首席执行官 Tom Guise 说。
生物燃气在美国永远不会成为主要的燃料来源。如果我们能利用我们所有的污水、动物粪便和垃圾填埋场，我们可以替代约6%的天然气消耗。新成立的美国生物燃气委员会估计，如果我们同时利用工业有机废物来源，到2030年，生物燃气可能占我们天然气供应的10%到15%。
但是生物燃气可能成为一种非常有用的燃料来源。“它是一个多解决方案，”一位委员会董事会成员兼行业刊物 Biocycle 的编辑 Nora Goldstein 说。她说，它既是废物处理系统，也是能源生产系统，“它解决了多个城市和农村的基础设施挑战。”它利用了一种容易被忽视的燃料来源，它实现了能源生产的本地化，它产生了肥料等有用的副产品，而且它不需要新的、专门建造的设施。“当你只看潜在的能源输出时，”她说，“这一点很容易被忽略。”
卡尔汉不是肯尼亚唯一的生物燃气传教士。Dominic Wanjihia 在十多年前担任汽车机械师时设计了他的第一个生物燃气系统。现在，在内罗毕的 Jamhuri Renewable Energy Centre，他向卡尔汉展示了他最新的原型。
Wanjihia 越来越担心使用柴火造成的污染和森林砍伐，他设计了一个柔性 PVC“气球”沼气池，由粪便驱动。要产生生物燃气，农民将粪便铲入管道，然后用类似软管的拉链将其封住。然后通过管道加水。它大约需要三天才能开始运转，但之后，只要持续喂料，系统就会持续供应。该系统可以为典型家庭生产足够的燃气，每天使用约25磅牛粪（少于一头牛的日产量）。
Wanjihia 的新公司 Simply Logic 以约525美元的价格出售这些沼气池，其中包括安装和培训。Wanjihia 设想在超市里向客户销售这些系统，然后由当地的杂工安装，就像我们在美国购买新洗衣机一样。他说，生物燃气要成功，就必须成为一门职业。“人们将掌握一门技能，然后他们将找到客户，获得销售佣金，并进行维护，”他说。
只要持续喂料，该系统就会持续产生生物燃气。卡尔汉显然对 Wanjihia 的设计感到高兴。他们对紫外线抗性 PVC 和 Wanjihia 安装的新塑料接头兴奋地聊天，浑然不觉中午的阳光。卡尔汉提到他自己的生物燃气系统设计用于处理厨房垃圾。Wanjihia 看起来很沮丧。他告诉卡尔汉，人们不会切碎食物。这永远行不通。卡尔汉从包里掏出一些资料递给他的同行传教士。当 Wanjihia 阅读时，他开始点头。他笑了笑，拍了拍光面宣传册。“这是 InSinkErator Evolution 200 的宣传材料，一个垃圾处理器——将厨房残渣变成生物燃气的绝佳高效工具。”
InSinkErator 售价400美元，对于普通肯尼亚人来说太贵了。但是一个垃圾处理器可以把几个家庭联合起来，组成一个能源生产单位。Wanjihia 放下手册。“我可以设计一个我们可以在肯尼亚制造的版本，”他说。卡尔汉补充说，如果两三个家庭共用一个来产生足够的有用燃料，他们的邻居就会看到火焰，甚至可能愿意手工切碎食物垃圾来拥有自己的火焰。
第二天，在姆库鲁学校厨房，卡尔汉盯上了一个无人使用的、断开连接的金属水槽，这是一个安装刚通过飞机运来的 InSinkErator 的理想地点。他和学校的艺术老师 David Redmond 花了半天时间寻找破旧的工具和磨损的延长线，并钻开排水口以安装垃圾处理器。另一位老师 Henry Okeyo 也搭了把手，当工作终于完成时，一根管道将 InSinkErator 的废物直接从厨房输送到沼气池。另一根管道将燃料输送到从 Jamhuri Energy Centre 购买的、已准备好使用生物燃气的炉灶。
运行 InSinkErator 需要少量电力，如果它坏了，有人需要订购零件并爬到水槽下面进行维修。但除此之外，这是一个无缝的系统，几乎是闭环的。卡尔汉说，这一切只需要细菌和垃圾。距离任何可靠的能源基础设施数千英里，肯尼亚人已经即兴创造了一个几乎与美国任何厨房的系统一样可靠的系统。卡尔汉拧开旋钮。燃气流出。
Hillary Rosner 曾在2009年7月刊上撰写过关于水动力发电、储存碳排放的水泥和深海涡轮机。
