• 業界探討“雙碳”背景下秸稈高值化利用——找回農業生產的另一半

      1998年,四川雙流縣農民焚燒秸稈導致當地機場數十個航班不能正常起降,引發社會對于秸稈這一農業廢棄物的廣泛關注。彼時,我國對秸稈的處理幾乎只有焚燒一條路。每逢收割季節,各地田間遮天蔽日的濃濃白煙成為早年農業粗放發展的一個注腳。

      經過20多年攻堅,如今我國秸稈利用交出了令人欣慰的成績單:2020年全國秸稈產生量8.56億噸,可收集量7.22億噸,利用量6.33億噸,綜合利用率87.6%,較2015年提高7.5個百分點,較2008年提高約18個百分點。綜合利用,成為與秸稈連接在一起的關鍵詞。

      而8月4日在北京舉行的“雙碳”背景下秸稈高值利用成果報告會,讓業界把對秸稈的關注點放在了高值化上。

      秸稈是農業的另一半 全國年產生量超過8億噸

      “在玉米、小麥等作物的一生中,果穗生長時間僅占約1/4。其生物量的40%轉化為秸稈,25%~30%的氮、20%的磷存在于秸稈中??梢哉f,農業的產物一半在籽實,一半在秸稈。秸稈是名副其實的另一半農業?!敝袊r業科學院農業環境與可持續發展研究所研究員姚宗路告訴中國化工報記者。

      在原農業部常務副部長尹成杰看來,在現代農業加快發展時期,秸稈也成為重要的農產品。糧食、水果、秸稈從本質上來說都是農業生物。發展以秸稈為主的生物質綜合利用產業,就是保護耕地、保護藍天、保護青山綠水。他認為,搞好秸稈綜合利用,是促進農業綠色發展、加強農村生態環境治理的需要,是提高農業比較效益、增加農民收入的需要,是有效防控農作物病蟲害、減少農藥投入的需要,更是轉變農業生產方式,延長農業生產鏈、供應鏈、價值鏈的需要。

      “我國秸稈年產生量超8億噸。對農作物秸稈進行綜合利用,能在很大程度上改變農業的低效率。我國農業質量和效益還不太高,很重要的原因就是我們丟掉了一半。如果把農業這另一半撿回來,就能真正提高經濟效益、社會效益、生態效益?!币山苷f。

      國家發改委環資司原司長任樹本也認為,在“雙碳”背景下,以集約化、產業化、高值化為重點,通過技術創新和典型引領,推進秸稈綜合利用產業發展,具有重要的現實意義。

      利用質量亟待提升 原料化利用率僅為1%

      任樹本指出,現階段秸稈綜合利用的主要路徑包括肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化。目前我國秸稈綜合利用率已達87.6%,但從利用結構看,直接還田是其主要利用方式,原料化利用率僅占1%。

      姚宗路介紹,2016年以來,農業部、財政部累計安排中央財政資金111.5億元,在全國支持1000余個縣次綜合利用秸稈。目前我國秸稈綜合利用率已經不低,部分省市達95%以上。如北京綜合利用率超過99%,河北綜合利用率超過97%。但從秸稈利用的產業現狀看,秸稈離田利用還是以小農戶自用為主,市場化主體利用量僅占離田總量的20.8%。目前年利用量1萬噸及以上的市場主體1562家,占4.9%,主要為飼料化和燃料化利用企業,分布在安徽、黑龍江、遼寧、山西、河南、山東等地;年利用量10萬噸及以上的市場主體66家,僅占0.2%,以燃料化利用企業為主,分布在安徽和黑龍江等地。

      “目前大部分秸稈只是用于還田,產業鏈總體效益不高。應該推動秸稈利用的數量與質量并重,提升科學利用水平,支持高值化利用?!币ψ诼氛f。

      高值化利用途徑多 聚乳酸、黃腐酸肥料成熱點

      在8月4日舉行的“雙碳”背景下秸稈高值利用成果報告會開始前,豐原集團董事長李榮杰身穿白色襯衣、藍色褲子走進會場。他指著身上的衣服笑著說:“這一身都是用聚乳酸做的?!?/p>

      用秸稈生產聚乳酸,正是豐原長期以來的攻堅方向?!斑@是我們為北京冬奧會、冬殘奧會供應的可降解餐具,以玉米、秸稈等生物質原料經發酵提取得到乳酸再聚合而成,降解過程中沒有微塑料和有毒有害氣體產生,是環境友好型材料;這個純聚乳酸菜板是由秸稈制造的,是二氧化碳和水光合作用的成果,不生細菌和黃曲霉素;這是我們生產的皮革,是生物基聚氨酯,其聚乳酸多元醇和賴氨酸異氰酸酯都由生物材料生產,下一步把化纖基布換掉,整個皮革就都可以是秸稈制造,能替代TDI、MDI……”在發布會現場,李榮杰對記者如數家珍。

      除了聚乳酸,秸稈還可用于生產不少高附加值產品。姚宗路指出,秸稈高值化技術的路徑,按生成產品屬性分為固態、液態、氣態3種。通過生物炭提質、酶解糖化、發酵等途徑,秸稈可生產生物基材料,包括炭基肥、儲能材料、聚乳酸、可降解地膜、黃腐酸肥料等固態產品。通過糖酵解、ABE、碳鏈延長、水相生物合成等途徑,秸稈可生產乙醇、丁醇、平臺化合物、高品質燃油等液體燃料和化學品。通過暗發酵、光發酵、化學催化等途徑,秸稈可生產生物天然氣、氫氣等清潔能源。

      據中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所研究員劉家磊介紹,由于重使用、輕回收,我國部分地區農田地膜殘留污染嚴重,影響土壤通透性、作物生長發育,破壞生態環境,成為制約農業可持續發展的瓶頸。在這一背景下,發展生物降解地膜迫在眉睫。而由秸稈生產的聚乳酸可成為降解地膜的原料?!拔覀冊谛陆幼用藁ǚN植實驗中發現,聚乳酸降解地膜與傳統聚乙烯地膜相比,出苗率一致、保水性提升20%、控雜草能力接近,已能滿足棉花生產覆膜的基本要求,為農膜發展提供了新方向?!眲⒓依谡f。

      姚宗路還表示,秸稈可經粉碎均質化、酸堿軟化調質、好氧/厭氧發酵等步驟生產黃腐酸肥料,在農業種植特別是果蔬、花卉種植領域廣泛應用。國內黃腐酸肥料年產量約190萬噸,需求大于供應。主要生產企業分布在山東及西北地區,其中山東泉林嘉有、山東萬瑞生態、陜西大成等公司的年產量突破10萬噸。此外,研發秸稈工藝制糖過程副產物生產黃腐酸肥料技術,實現工業副產物高值轉化也是未來趨勢。豐原集團采用該技術的萬噸級工業示范項目有望于今年8月中下旬試車投產。

      “此外,我們還在研發秸稈生產燃料乙醇技術。我國現有8億~9億噸秸稈,10億噸左右農林廢棄物。按豐原技術成果計算,用這近20億噸農業廢棄物生物質,能生產2億噸生物能源、2億噸生物材料。把秸稈的價值充分發揮出來,既可為石油安全提供支撐,也符合“雙碳”目標?!崩顦s杰說。

      專家提出產業發展建議 期待成本降低、工藝突破、政策扶持

      針對秸稈高值化利用產業發展,與會專家也提出了建議。

      “我們也要看到,秸稈原料化利用產業面臨挑戰?!比螛浔菊f,一是秸稈原料的產生具有分散性,不同地區秸稈收貯運能力水平和成本有較大差距,需采用合理模式予以解決,從而有利于廣泛復制應用。二是秸稈原料化利用的效率普遍偏低,與化石基產品相比替代成本較高,亟待出現新的工藝技術突破或通過提升規模效益解決。三是在生物經濟發展的熱潮期,技術快速迭代、競爭日益激烈,要做好科學論證,防止一哄而上。

      尹成杰則提到,要進一步深化各層面對農作物秸稈綜合利用的認識,特別是要深化對秸稈資源及其產業定位的認識;要采取有效措施降低秸稈深度加工利用的成本,提高附加值和經濟效益;要加快秸稈綜合利用的科技創新,應用現代信息技術甚至數字化技術提高效率和質量;建議制定扶持秸稈綜合利用的政策措施,在財政、稅收政策上給予支持。


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