农作物秸秆是人类重要的可再生资源,是畜禽饲料的有效供给资源,同时也是工农业生产的重要生产资源。农作物秸秆综合利用的发展,不仅为我国创造了较大的经济效益、社会效益、生态和环境效益,同时还为社会主义新农村建设做出了巨大贡献。
我国秸秆综合利用的成效
我国农作物秸秆资源拥有量居世界首位,年产量约6亿吨。在国家的政策扶持下,农作物秸秆综合利用在秸秆还田、秸秆饲料、生物质能源等领域发展取得长足进步,特别是秸秆发电、秸秆转化乙醇等技术研究与应用,喜获成果。
全国秸秆综合利用均取得可喜成绩。仅从2006年看,全国完成秸秆机械化还田面积20 769千公顷,比上年增长7.38%;机械化青贮饲料达到5 981万吨,比上年增加增长4%;秸秆还田机拥有量达54.63万台,比上年增长15.43%。同时,以秸秆还田为主要特征的保护性耕作面积达到1358千公顷,该技术从试验示范转向大范围示范推广阶段。在各级政府的指导下,全国各地加大秸秆综合利用工作力度,天津、山东、陕西、江苏等省份农作物秸秆综合利用效果较为突出。天津市通过推广秸秆还田机械化、保护性耕作机械化等技术,秸秆还田面积提高到86.57千公顷,提高15.27%。全市共建成47座秸秆气化炉。山东省探索出采用机械化保护性耕作秸秆覆盖免耕、秸秆收获还田、秸秆青贮、秸秆颗粒饲料加工、秸秆气化、秸秆栽培食用菌、秸秆有机肥加工、秸秆工艺品加工等8种综合利用方式,使60%以上的秸秆变废为宝,为农民每年增加收入10亿多元。2006年气象卫星监测秸秆焚烧火点数,夏季同比减少33%,秋季减少58%。江苏省为了大力发展农作物秸秆还田和提高农作物秸秆综合利用率,实施了“秸秆还田机械化技术试验示范与机具选型”项目。通过各级农机部门的努力,秸秆还田面积达到1002.47千公顷,同比增加10个百分点,秸秆还田机保有量达到1.74万台,同比增加11.54%。
生物质能的广泛利用,不仅可以丰富秸秆的利用途径,而且还可以缓解能源供应紧张局面。各地区不断地加大对秸秆能源化的投入,取得了可喜的成就。在发展秸秆气化、固化的基础上,秸秆发电也形成了一定的规模。2006年12月1日,国内首个投产发电的国家级生物质发电工程,由国家电网公司所属国能生物发电有限公司投资建设,国能单县生物质发电项目1×2.5万千瓦机组正式投产。2006年底,已经有山东、江苏和河北3座秸秆发电厂投产发电,此外还有34座在建秸秆发电厂,总装机容量约120万千瓦。国家对秸秆发电实行优惠电价政策,上网电价高出燃煤发电0.25元/千瓦时,并且还可以享受税收减免等一系列政策。我国第一个国产化秸秆直燃发电示范项目在江苏宿迁点火运行。这一项目每年发电量1.32亿度,可节约标准煤10万吨,减排二氧化碳22万吨,使当地农民增收5000万元,具有显著的社会、经济和生态效益。由中国节能投资公司投资2.48亿元人民币建设,采用我国自主研发的秸秆上料系统以及专门燃烧秸秆的循环流化床燃烧锅炉,有效地解决了非规格化秸秆包输送和多种秸秆混烧难题。
我国秸秆生物质利用新进展
农作物秸秆的综合利用一直是国家解决秸秆焚烧、农民增收的有效途径,同时也是缓解能源危机的主要措施。国家为了推动农作秸秆科技创新与科技进步,提出了秸秆利用开发的重点领域,并颁布了一系列有利于农作物秸秆利用的政策法规,促进秸秆利用新技术的研究开发和推广应用。
中国工程院院士、南京林业大学张齐生教授研究的“农作物秸秆高效利用新方法及关键技术的研究”项目,开辟了农作物秸秆利用新途径。他从农作物秸秆中提取出了秸秆炭、秸秆醋液和可燃秸秆气体,并设计制造了农作物秸秆的炭化设备,可实现秸秆醋液和秸秆煤气最大限度的回收利用。秸秆炭可显著改良土壤,提高农作物产量和质量。秸秆醋液可作为农田理想化学品,用于有机蔬菜水果、花卉及农作物的生产,防治农作物或果树病害。还可用于牲畜场所的消毒、防臭。农田适量加入秸秆炭,可增加蔬菜产量。该项研究成果对增加农民收入、建设社会主义新农村、推进农业生态建设具有重要意义。
中国科学院生化工程国家重点实验室研究的“秸秆酶解发酵燃料乙醇新技术及其产业化示范工程”项目,创建了具有自主知识产权的不添加酸碱的秸秆汽爆新技术、气相双动态固态发酵新技术和秸秆固相酶解同步发酵-分离耦合新技术。该项目在山东泽生生物科技有限公司建立了年产3000吨秸秆酶解发酵燃料乙醇产业化示范工程,获得了完整的技术工艺参数,为秸秆酶解发酵万吨级乙醇工业化生产积累了宝贵的经验。该项目研究的产品具有市场竞争力。
哈尔滨工业大学市政学院马放、任南琪教授主持的项目“复合型生物絮凝剂的产业化研究”,立足于利用廉价的秸秆类纤维素生物质和生物制氢残液作为制备生物絮凝剂的原材料,设计出二段式发酵方法,确定了适合产业化的工艺流程和最佳的发酵参数。通过有效的产絮菌筛选和复配方案,构建出复合型高效产絮菌群F2、F6。同时,确定了制备复合型生物絮凝剂的最佳发酵工艺条件,为生物絮凝剂的工业化生产奠定坚实的基础。絮凝剂被广泛应用于给水处理、废水处理、制药工业、食品工业和发酵工业等行业,但常用的絮凝剂在使用过程中都存在着不能或难于被生物降解,还存在二次污染。鉴于上述问题,开发高效、安全、无毒、无二次污染的絮凝剂已大势所趋。生物絮凝剂是利用生物技术对微生物进行发酵、抽提、精制而得到的一种安全、高效且能自然降解的新型净水药剂,具有对环境友好、对人体安全的特点,是典型的“绿色”水处理剂。生物絮凝剂的推广应用具有显著的经济、环境和社会效益。
吉林大学机电设计研究院和吉林省农业产业协会共同研发的秸秆高温成型技术,使玉米秸秆在一定水分、温度、压力下变成半碳化的秸秆块。该秸秆块燃烧1.1吨,就相当于1吨标准煤产生的热量,可以广泛用于城市中的各种锅炉和城乡居民取暖燃用,而且对空气造成的污染远远低于煤,是一种理想的清洁燃料。
中国节能投资公司经过几年攻关,研发出秸秆上料系统,并与浙江大学合作研制出专门燃烧秸秆的循环流化床燃烧锅炉,有效解决了非规格化秸秆包输送和多种秸秆混烧的难题,并拥有完全自主知识产权。中国科学技术大学可再生洁净能源实验室研究的生物质炼油技术取得了新突破。该技术将秸秆、木屑、玉米秆、棉花秆适度地分散热解,转化为生物油,产油率可以超过50%,其中木屑产油率60%以上。
北京清大海归科技发展有限公司复合材料研发中心查阅大量科技文献,经过无数次反复实验,彻底解决了秸秆制品沉重、易变形、甲醛污染严重等棘手难题,研究开发出以秸秆为原料的新型豪华人造木门。该门不仅具有成本低、外观豪华、漂亮等特点,而且还具有使用性能优越、质地轻盈、使用方便、坚韧耐冲击、防火、防潮、隔热、隔音、耐腐蚀、不易变形、经久耐用等优点。
国家加强对秸秆利用的支持
秸秆综合利用不是一项商业活动,而是一项重要的国家政策举措。国家在政策制定、科技进步等方面都十分重视和支持,从促进利用政策的制定到科技项目的实施,都倾注了相当的力量。
政策支持 国家为了加快秸秆综合利用的步伐,近几年颁布了一系列政策法规,促进了秸秆利用的快速发展。《可再生能源法》将秸秆等可再生能源的利用作为重要内容,在发展规划、技术支持以及推广应用等方面作出法律规定。国家“十一五”规划明确提出,要“加快开发生物质能”。农业部的“十一五”规划强调,要积极发展秸秆养畜,大力推广秸秆气化、固化成型技术,重点推广保护性耕作和秸秆还田技术,提高秸秆综合利用率。2007年中央1号提出“加快发展循环农业。要大力开发节约资源和保护环境的农业技术,重点推广废弃物综合利用技术、相关产业链接技术和可再生能源开发利用技术。制定相应的财税鼓励政策,组织实施生物质工程,推广秸秆气化、固化成型、发电、养畜等技术,开发生物质能源和生物基材料,培育生物质产业”,还强调要加快农村能源建设步伐,在适宜地区积极推广沼气、秸秆气化等清洁能源技术。2007年5月,农业部颁布了《农业生物质能产业发展规划(2007~2015年)》(以下简称《规划》)。《规划》分析了农业生物质能发展现状以及发展潜力,提出下一阶段生物质能发展思路、基本原则和战略目标,确定今后发展重点和产业布局。
项目支持 秸秆综合利用是各级农业部门工作的重点和难点,为了解决这个难点,各级政府都通过建立农业推广项目,促进农作物秸秆的综合利用。2006年国家启动了土壤有机质提升试点补贴项目,分别在江苏、四川、广西、湖南、湖北、江西6个省18个县进行了试点。秸秆还田腐熟技术推广涉及103个乡镇、603个行政村,补贴农户24万多个。参与秸秆腐熟剂供应的中标企业5家,补贴秸秆腐熟剂1438吨,实施秸秆还田腐熟面积74千公顷。天津市实施的“棉花秸秆机械化收获及循环利用集成示范推广项目”加快了棉花秸秆收获、压捆加工和粉碎加工机具设备的推广,促进棉花秸秆综合开发应用。该项目使棉秆这种大量的可再生资源实现循环综合利用,达到保护环境的目的,还促使棉农增收。江苏省“秸秆还田机械化技术试验示范与机具选型”项目计划“十一五”期间在全省推广应用秸秆还田、捡拾打捆及秸秆粉碎机械3万台套。该项目组织稻麦秸秆灭茬机、水田埋草机和玉米秸秆粉碎还田机进行布点试验选型,制定机具作业技术规范和操作规程,指导生产作业,为大面积推广秸秆机械化还田技术和机具打好基础。
资金支持 资金的投入是加快秸秆综合利用的最重要途径之一。我国从2004年开始实施农业机械购置补贴,秸秆粉碎机械增长25%以上。山东省2006年安排1000万元的专项资金,带动社会投入2890万元,对济南、淄博、潍坊、滨州4市高速公路两侧各2公里和以济南机场为中心15公里半径范围内,从事粮食生产并自愿采取秸秆综合利用的农民,给予一定的补助。项目带动秸秆生物反应堆推广5026座,食用菌养殖大棚378座,青贮池38635立方米,推广秸秆还田1433千公顷,改造秸秆气化站5处。秸秆利用达到22877万公斤,秸秆综合利用率达到70%,农民直接增收3235万元。陕西省2006年投资1400多万元开展秸秆机械化综合利用技术推广,主要用于6市32个县(区)机场、高速公路以及机场周围、大中城市郊区等。重点推广小麦秸秆捡拾打捆技术,扩大玉米免耕硬茬播种技术以及玉米秸秆还田机、小麦旋耕施肥播种机、小麦免耕覆盖播种机、旋耕机和玉米秸秆饲草加工机械及技术,推广秸秆综合利用机械4738台,秸秆利用面积超过1000千公顷,约占小麦、玉米种植面积的45%。
我国秸秆的综合利用得到各级政府和社会各界的关心与支持,在技术应用、技术开发等方面取得了丰硕的成果,有力的推动了秸秆产业的发展。机械化秸秆还田还是主要手段。秸秆生物质能源开发技术已经成为科技开发的主要方向。