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  • 农业废物

    农业废物,是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质,通常我们所说的农业废弃物主要指农作物秸秆和畜禽粪便。农业方面每年都产生大量的废弃物,但其中大部分没有得到充分利用。在发展中国家,农业领域的发展趋势可能使用农业废弃物作为能源更具吸引力。近年来,农业废弃物的能源化利用越来越受到科学家乃至大众的关注。

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    中文名: 农业废物 英文名: Agricultural Residue

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    概述/农业废物 编辑

    农业废物农业废物

    农业废弃物(agricultural residue),是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质,主要包括:农林业生产过程中产生的植物残余类废弃物,畜牧渔业生产过程中产生的动物类残余废弃物,农业加工过程中产生的加工类残余废弃物和农村城镇生活垃圾等。通常我们所说的“农业废物”主要指农作物秸秆和畜禽粪便。

    农业方面每年都产生大量的废弃物,但其中大部分没有得到充分利用。世界上主要的农作物之一是稻谷,而稻谷中稻壳的重量约占25%,每年可提供1亿t。种植面积少一些的花生,全世界每年的产量约1000万t,其中花生壳的重量约占45%。一般说来,尽管这些作物中的废弃物有的多有的少,但有理由断定,任何干的农产品中25%的物质是废弃物。在任何地区,产生的废弃物的量取决于气候条件,土壤条件和所采用的农业技术。这中间的差异非常大,不可能有一个通用的计算标准。然而,即使在最不发达的农业地区,也可以得到给人深刻印象的总量数据。Barnard和Kristoferson进行了一项深入的“农业废物”调查,他们发现,在像乍得马里秘鲁这样的国家,每年的人均谷物废弃物约为0.3~0.4t。按照每吨废弃物产生12 ~20GJ的热值计算,从理论上讲,仅谷物废弃物就可以满足农村家庭对燃料的需求。虽然从这些数字可以看出总的前景,但如果要实际评价它们作为能源的潜力,还必须对其进行更严格的考察。农业废弃物可以分为两大类,即农田(或田野)上的废弃物和田野外(或加工后)的废弃物。前者是那些被遗弃在田野上的物质,后者是某些中心地区对收获后的作物加工时所产生的废弃物。 如果目前谷物生产中的秸秆产量继续减少,并且工业界今后还继续收购较大量的秸杆作为原料,那么今后工业化国家可用于能源市场的农业废弃物数量将会比现在少。但是,如果能研制出更有效的收获和运输系统,仍然还可以得到数量比较稳定的可用作能源的多余秸杆。 尽管从成本-效益比的角度看,把农业废弃物用作能源是很有吸引力的,但它必须与当地现有的农业发展情况相适应。

    在发展中国家,农业领域的发展趋势可能使用农业废弃物作为能源更具吸引力。其中包括:为了满足城市和出口市场的需要,对稻谷进行更集中的处理;为了提高产量而施用化学肥料,从而减少了农业对有机肥料的依赖,因为有机肥料本身通常大多是来自农业废弃物。例如,大多数亚洲国家都已转向在大型碾米厂进行机械化碾米,该过程所产生的稻壳便成为废弃物。在农舍加工稻谷时,这样的废弃物可以马上被利用,而在大型碾米厂却不可能做到就地利用。 利用废弃物的另一个重要原因是它的经济价值问题。人们常常认为它们是废物,几乎可以把它们定义为是一种“免费”物品,然而收集和运输这些废物却要化费很大的代价。实际上它们可以用其他方法加以利用,这样也可以产生一些效益,但很难找到把不花钱得来的废弃物压制成坯的燃料工厂。利用田野废弃物的另一种方法是通过在田野用深耕覆埋或燃烧的方法,把它们当作肥料或土壤改良剂。把未加工的废弃物直接返还到田地里似乎没有多少养份价值,但却由于土壤中保留了它的有机成分,因而可以在保持土壤质量方面发挥一定作用。同样,在田地里燃烧废弃物还有助于补充土壤中的微量元素。[1]

    中国现状及开发前景/农业废物 编辑

    中国是一个农业大国,随着农业生产水平和农民生活水平的不断提高,对原来用作肥料和燃料农业废弃物的利用越来越少,因此农业废弃物越来越多。我国已成为世界上农业废弃物产出量最大的国家,其中农作物秸秆年产量达5亿t (干质量),可供青贮的茎叶等鲜料约10亿t,锯末、刨花等林业废弃物16 000t,畜禽粪便排放量134亿t,城市垃圾7万t以上。随着工农业生产的迅速发展和人口的增加,这些废弃物以年均5%~10%的速度递增。这其中大部分废弃物被当作垃圾丢弃或排放到环境中,造成可利用资源的浪费和对生态环境的污染。因此,如何合理利用农业废弃物资源,真正实现农业废弃物变“废”为“宝”,对缓解我国能源压力,保护生态环境,促进农业的可持续发展具有重大意义。

    我国农业废弃物资源的利用现状

    1.农业废弃物资源化利用的意义

    1.1消除日益严重的环境污染农业废弃物的污染主要表现为:(1)秸秆焚烧和臭气引起的空气污染;(2)重金属、农药和兽药残留引起的土壤污染;(3)农业“白色污染”;(4)粪便等造成的水源污染;(5)农业废弃物引起细菌和病毒的传播。合理利用农业废弃物资源可以有效地降低或者消除以上存在的环境污染问题。

    1.2改善耕地土壤质量根据全国化肥试验网肥料长期定位试验和国家土壤肥力与肥料效益监测资料显示,近年来,我国耕地土壤有机质含量有下降趋势,土壤缓冲能力减弱,抗灾能力衰退,化肥利用率低,土壤肥力降低。实现农业废弃物的肥料化利用,生产有机肥料可以补充土壤养分,提高土壤中营养元素的有效性,并有助于改善土壤质地。

    1.3解决农村能源短缺问题我国农村人口占全国总人口的70%以上,生物质能一直是农村的主要能源之一,农村生活用能源仍有57%依靠薪柴和秸秆。薪柴消费量超过合理采伐量的 15%,导致大面积森林植被破坏,水土流失加剧和生态环境失衡。“九五”以来的全国生态农业和生态家园建设的实践已经证明,有效利用农林废弃物和乡镇生活废弃物,发展农村沼气等能源工程和生态农业模式,可有效地促进生态良性循环,减轻对森林资源的破坏,减少土壤侵蚀和水土流失,保护生物多样性。

    2、农业废弃物资源化利用的现状

    中国农业废弃物再利用有着悠久的历史,堆肥和沼气技术在传统的生态理念指引下被广泛应用,从全国生态农业示范县收集到的370多个生态农业实用模式中,有1/3是以农业废弃物的循环利用技术为纽带联结形成的高效生产模式。近些年来,我国农业废弃物资源再利用的方式主要有能源化、肥料化、饲料化和材料化等。

    2.1 能源化利用生物质能是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源,在世界能源消费总量中占14%,而且与前三大能源相比具有可再生的独特优势。我国农业废弃物的生物质能是农村能源的重要组成部分,在解决农村能源短缺和农村环境污染方面有重要的价值。近年来,中国先后对禽畜粪便厌氧消化、农作物秸秆热解气化等技术进行了攻关研究和开发,已经取得了一定成绩。比如利用粪便产生沼气发电,燃烧秸秆产生热能供热,将有机垃圾混合燃烧发电等。

    2.2 肥料化利用农业废弃物和乡镇生活垃圾的肥料化在提高土壤肥力,增加土壤有机质, 改善土壤结构等方面有其独特的作用。

    2.3 饲料化利用目前,农业废弃物的饲料化主要分为植物纤维性废弃物的饲料化和动物性废弃物的饲料化,因为农业废弃物中含有大量的蛋白质和纤维类物质,经过适当的技术处理便可作为畜禽饲料应用。

    植物纤维性废弃物主要指秸秆。当前我国秸秆的饲用量约为1.6亿t,相当于3.67亿h㎡天然草地的产草量,其相应的养殖量约为4.67亿只羊单位,占我国草食畜养殖总量的3/4。秸秆大多可以直接饲喂,经过一定的加工处理,可以提高其营养利用率和经济效益。加工处理方法包括粉碎等物理方法、酸碱处理等化学方法和微生物发酵等。

    动物性废弃物主要指畜禽粪便和加工下脚料。如鸡粪的有效能值为7 524 kJ/kg,含粗蛋白27%左右,无氮浸出物20%以上,还含有丰富的钙、磷和微量元素,通过特定的物理、化学和微生物方法处理后可作为畜禽饲料。但是,动物性废弃物的饲料化利用存在一定的安全隐患,目前人们对动物性废弃物的饲料化利用观点不一致,存在争议。

    2.4 材料化利用利用农业废弃物中的高蛋白质资源和纤维性材料可生产多种生物质材料,比如利用农业废弃物中的高纤维性植物废弃物生产纸板、人造纤维板、轻质建材板,通过固化、炭化技术制成活性炭,生产可降解餐具材料和纤维素薄膜,利用稻壳作为生产白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料,利用秸秆、稻壳经炭化后生产钢铁冶金行业金属液面的新型保温材料,利用棉秆皮、棉铃壳等含有酚式羟基化学成分制成聚合阳离子交换树脂吸收重金属。

    农业废弃物资源利用中存在的主要问题

    3.1 农业废弃物资源总量不清

    中国每年到底产生多少农业废弃物,这些废弃物呈怎样的分布利用状况如何,对环境造成多大影响,没有准确的数据和记录,现有的来自不同部门的数据出入很大,真伪难辨。

    3.2 重视程度不够,缺乏相关政策法规

    国家目前没有完整的农业废弃物利用的专门法律法规农业,主管部门只重视“肉、蛋、奶”等农产品的生产,不重视农业废弃物的利用。即便在当前注重环境保护和食品安全的大背景下,对农业废弃物的处理和资源化利用也没摆在应有的位置。现有的农业废弃物的管理体制和相关标准可操作性差,更谈不上预警、监测体系。

    3.3 农业废弃物利用技术落后,利用率低

    虽然我国农业废弃物利用有着悠久的历史,但是创新性技术少,推广价值不高,农业废弃物的利用率很低。比如秸秆的利用,大多数还是采用直接燃烧供热或者还田的方式,缺乏先进的利用技术。

    3.4农业废弃物转化产品单一,商品价值低

    农业废弃物产品开发缺乏主攻方向,品种单一,质量不高,商品价值低。比如畜禽粪便的利用,大多数采用烘干后直接饲喂的方式,缺乏对其有效营养价值的分析利用,没有形成创新型的饲料产品。

    3、我国农业废弃物资源利用的发展前景

    3.1 要树立总体发展思路

    中国在未来15~20年农业废弃物的产生总量依然呈增加的趋势,如果不加合理的利用和处理,农业废弃物,尤其是畜禽养殖对环境的污染将更加严重。农业废弃物的处理与资源化不仅关系到资源的再利用和环境安全,而且与农业的可持续发展和农村小康社会的建设紧密相关,必须树立农业废弃物资源化的总体发展战略思路。按循环经济理论,以人为本,由废弃物的生态循环开始,逐级发展到循环农业、循环社会的“三环”循环总体发展战略思路:第一个“环”是从农业本身发展的层面,按照生态循环原理,以农业废弃物的循环利用为切入点连接种植和养殖业,构建循环农业的发展模式;第二个“环”是依据循环经济的原理,构建生产—生活—生态—生命(人)一体化协调发展的“四位一体”农村发展模式;第三“环”为在上述两个循环的基础上,形成具有循环社会特征的农村小康社会。

    3.2 注重技术创新突破和集成

    在今后农业废弃物的资源化利用中,要把新技术、新工艺的研究放在突出位置,依靠现代生物技术、信息技术和工程技术,提升产品的技术含量。比如发酵工程中微生物的筛选和高效工程菌的构建,新型酶制剂的选择等。

    依据不同地区资源优势和经济发展水平,因地制宜地利用现代科学技术并与传统农业技术相结合,按照“整体、协调、循环、再生”的原则,运用系统工程方法,将各种技术优化组合,构建农业废弃物资源化高效利用生态模式。建立和完善农业废弃物资源化利用标准技术体系和技术保障体系。实现生态环境与农村经济两个系统的良性循环,达到经济、生态、社会三大效益的统一。

    3.3 加强生物质能利用的研究

    农业废弃物生物质能利用是农业废弃物资源化利用的一个重大拓展,在整个新能源和可再生能源中占重要地位。农业植物纤维性废弃物由C、H、O等元素和灰分组成,当它们被点燃时,供应少量空气,并且采取措施控制其反应过程,使其变成CO、CH4、H2等可燃气体,生物质中大部分能量都被转化到气体中。气化后的可燃气体可作为锅炉燃料与煤混燃,也可作为管道气为城乡居民集中供气。将气化后的可燃气经过净化除尘与内燃机连用,取代汽油或柴油,实现能量系统的高效利用。气化后的可燃气还可进行气化发电,气化发电技术可以在较小规模下实现较高的利用率,并能提供高品位的能源形式,是一个重要的发展方向。如德国最早利用秸秆发电的Thuringain镇电站,年处理秸秆3000 t,我国目前在海南建设了1.2 MW示范电站,该电站是我国及亚洲最大的生物质气化发电系统,整体水平达到国际先进水平。

    3.4开辟新的利用途径

    在我国农业废弃物中,秸秆占很大比例。当前对秸秆的利用主要集中在燃烧供能、堆肥还田和直接饲喂畜禽上,缺乏其它利用途径的创新研究。笔者认为,利用秸秆养殖昆虫,进一步发展各种昆虫产品有很广阔的应用前景,例如黄粉虫的养殖。黄粉虫素有“动物蛋白饲料之王”的美誉,通过工厂化生产,可提供大量优质动物性蛋白质,促进养殖业的发展。黄粉虫脱脂提油后的虫粉蛋白质含量达到70%,再经提取壳聚糖(甲壳素),蛋白含量可高达80%,不但能够替代进口优质鱼粉,而且完全可以食用。除了黄粉虫,秸秆还可以养殖蝗虫、大麦虫、螟虫等多种昆虫。

    畜禽粪便是一个巨大的生物质资源库,以前大多都是直接堆肥处理。直接堆肥时间长,肥效差。笔者认为,通过一些生物技术手段可以获得更加理想的效果。比如在粪便中引入蚯蚓,蚯蚓可以凭借自身的酶系统将有机废物迅速分解,转化为易于利用的营养物质,从而加速堆肥的效果。另外,在粪便中加入适宜的菌剂进行发酵堆肥,可以迅速增加有益微生物的繁殖,快速分解粪便中的有机物,产生生物热能,高温抑制或杀灭有害菌及病虫卵,而且还可以吸收分解恶臭。因此,筛选和培育合适的生物菌剂成为了当前研究的重点。[2]

    回收新技术/农业废物 编辑

    保护生态环境能源化利用技术

    2009年的国家科学技术奖励大会上,“农业废弃物气化燃烧能源化利用技术与装置”荣获2008年度国家科技进步二等奖。获奖成果的非同寻常之处在于,它形成了适合于我国国情的农业废弃物气化发电系统,设备已全部实现国产化,技术处于国际先进水平,投资不到国外同类技术的2/3,运行成本也降低50%左右。近年来,农业废弃物的能源化利用越来越受到科学家乃至大众的关注。它在国家能源多元化战略中占有怎样的位置?技术上进展如何?推广中难点何在?未来的发展之路又在何方?中科院广州能源所有关专家对一系列问题做了解答。 

    秸秆正在变成“宝贝”

    “从‘七五’时期开始,我们已经在关注农业废弃物能源化利用技术,至今已研究了近20年。”谈起该领域的变化,中科院广州能源所所长吴创之颇为感慨。 “20年前,石油问题并不像今天这么突出,因此农业废弃物的能源化利用鲜有人去关注。而现在,它已经成为循环经济和节能减排领域的重要课题。” 

    吴创之介绍,我国是农业大国,每年产生的各类秸秆等农业废弃物约6.5亿至7亿吨,其中约30%还田,20%至30%作为农村生活燃料,10%至15%作为饲料或造纸等工业原料,其余的在地里浪费。


    近年来,随着农村生活水平的提高,越来越多的农民开始使用煤炭、石油液化气和天然气等商品能源,以农业秸秆作为生活能源的地区越来越少,大量的秸秆在收割季节就地焚烧,产生大量浓烟和灰尘,污染大气,成为特殊的环保难题。虽然国家和很多地方都出台了秸秆禁烧文件,但由于各种秸秆废弃物数量巨大,而目前可大规模有效利用的技术途径较少,浪费和焚烧问题仍然很严重。


    事实上,这些秸秆完全可以变成“宝贝”。和其他生物质一样,农业秸秆也是植物通过光合作用,把太阳能固定于地球上的有机物,其化学成分与煤、石油天然气等化石类燃料相似,按所含能量计算,2吨秸秆相当于1吨标煤,这决定了它们具备能源化利用的潜质。

    但是,由于秸秆能量密度低、种类复杂,适用于煤和石油的常规能源技术很难方便高效地用于秸秆。如何高效、低成本地利用秸秆中的能量,一直是实现农业废弃物能源化利用的瓶颈问题。

    农业废弃物能源化利用方式多种多样,可以压块成型,也可以液化利用,而发电利用是目前应用最多也最有效的方法。

    传统上,农业废弃物发电技术主要采用直接燃烧,产生蒸气发电的办法。但这一办法只有在规模大时效率才高,适于现代化大农场或大型加工厂的废物处理,对于农业废弃物较分散、收集运输手段较落后的发展中农业国家则不适合。目前,国内建设的一些秸秆燃烧发电站都出现了较大的成本问题,说明大规模秸秆燃烧发电技术在我国确实有较大的局限性。但另一方面,我国农村经济发展迅速,电力供应存在较大的缺口,开发适合我国农业特点的中小规模生物质发电技术[3] ,灵活高效地利用农业废弃物资源,不失为一条有效的解决途径。

    “农业废弃物气化燃烧能源化利用技术与装置”的研究正是着眼于中小规模的生物质发电。其推广应用不仅为解决农村普遍存在的“秸秆焚烧”难题提供了有效途径,更对发展农村经济、提高农民就业创造了有利条件。

    吴创之算了一笔账:如果农民把秸秆卖去发电,1亩地1年可增收100元;每建设一个 10兆瓦的项目,就可以解决200个农民的就业。

    “我国还承担着很重的节能减排任务,我们应该把农村的资源、农村的能源和农村的发展结合起来。”吴创之指出,如果一个镇上建这样一座10兆瓦的电厂,每年能够减少大约6万吨的二氧化碳,现在国际上减排1吨二氧化碳成本约为140美元,这样算来,新的生物质发电技术如果得到推广,将为国家省下一笔不菲的二氧化碳减排成本。

    规模适当,效率要高

    与传统技术相比,新的中小型生物质气化发电技术的优势何在呢?

    吴创之介绍,最大的好处在于,传统的大型燃烧技术需要一个县或者几个县的规模,而新的技术只需一个镇的规模,运输半径小于10公里。这样,农民开着自己的手扶拖拉机等小型农用车随时都能运送,大大降低了原料运输和储存的成本。规模虽然小了,发电效率却得到了提高。新技术在10兆瓦以内,可以达到传统技术25兆瓦以上的效率。

    在核心技术上,广州能源所的专家们实现了三大突破:一是突破了农业废弃物高效气化技术,能够把秸秆、谷壳、花生壳、树枝等各种不同特点的生物质统一变成可燃气体,使其像煤气一样易于利用;二是研制出了简单可靠的燃气净化集成系统,能够很好地净化生物质燃气中的杂质,使其达到发电设备的要求;三是突破了小规模独立应用的发电技术,提高了发电效率。

    经过近10 年的研究,广州能源所已经绘制了具有我国特色的农业废弃物能源利用技术路线,研制出的农业废弃物气化发电系统具有鲜明的特点。一方面实用性和适应性强,在我国大部分地区都具有推广的条件;另一方面又具有充分的灵活性,目前研制成功并应用的气化发电系统最小规模为200千瓦,最大已达6000千瓦,可以根据规模的大小选用合适的发电系统,符合我国农业废弃物比较分散的特点。此外,还具有较好的洁净性,环保效益明显。

    迄今为止,中小规模生物质气化发电关键技术、核心设备和系统集成等方面已取得了6项发明专利,3项实用新型专利,而设备已全部实现国产化,投资不到国外同类设备的三分之二,运行成本比国外低50%左右。

    广州能源所的专家们正在已有技术的基础上开发新的技术。原来只是将生物质用来发电,而下一步他们希望用相同的核心技术,将生物质变为液体燃料,代替农村现在用的液化气,以解决今后农村面临的能源紧张问题。

    “现在农村的能源主要有三种:一种是在落后地区仍然在烧的秸秆、柴禾,另一种是烧煤,第三种是沿海发达地区农村已经普遍使用的液化气。其实,使用液化气是全国的趋势,但农村不同于城市,存在搭建管道的难题。同时,液化气肯定会越来越少、越来越贵。未来怎么办?我们完全可以把秸秆变成液化气的替代品,去满足农村高层次的能源需求。而这也是国家‘十一五’863计划正在攻克的一个难题。”吴创之说。

    推广应用,初见端倪

    在国家863项目支持下,利用生物质气化发电技术在江苏兴化建成装机容量为5兆瓦的示范电站,该电站示范运行中每天可发电8万多千瓦时,年发电可达2500多万千瓦时,最高发电效率达到27.8%左右,是目前亚洲最大的生物质气化发电厂,也是国际上第一个可以实现商业运行的中型生物质气化联合循环电厂,性价比处于国际领先水平。运行结果表明,生物质发电的上网成本约为0.55元/千瓦时,而按我国已颁布的生物质发电补贴办法,江苏生物质能电价最高可达0.75元/千瓦时,具有明显的社会经济效益。

    为了提高生物质气化发电站的成套性和实用性,专家们在进行应用示范的同时,又开发了从400千瓦到10兆瓦的不同规格的气化发电装置。自2001年以来,已签订生物质气化发电项目27个,总装机容量40多兆瓦,累计销售设备合同额近1.65亿元,每年新增发电量近1亿千瓦时。

    在我国农村,这一新技术的推广已经取得了显著效益,在国内先后建成中小型生物质气化发电站22座,为农村提供1000多人的就业岗位;先后利用废料共30多万吨,相当于节约标煤约15万吨,避免了大量的焚烧污染,与燃煤电站相比,减排二氧化碳约35万吨、二氧化硫约5000吨,节能减排效果明显。

    虽然长期的实践已经证明了新技术的良好效益,但推广难的问题也越来越清晰地显现出来。

    “最开始我们在农村缺电的地方推广这项技术,应用于木材厂、碾米厂等乡镇企业,由于电比较贵,供应又很不稳定,这些企业可以用我们的设备自己发电自己用。秸秆焚烧难题凸现出来以后,我们开始瞄准农业秸秆丰富的地方,如湖北、江苏等盛产棉花(13520,55.00,0.41%)、水稻的省份进行推广。但目前看来,推广还是比较困难,问题主要存在于三个方面。” 吴创之说。

    问题之一在于生物质发电相对于水电和煤电来说贵了很多。生物质发电规模小,比较分散,效率偏低,为此,国家进行了每千瓦时电 0.25元的补贴。但各种成本算在一起,电价仍然比较高,难以保证企业盈利,因而对投资者缺乏足够的吸引力。

    问题之二在于原料供应没有保障。农民提供的原料是有季节性的,某几个月有,某几个月又没有。同时,农民愿意卖就卖,不愿意卖也没有办法。由于对原料的市场控制能力差,电厂的运行时间无法保障。如果一个电厂年发电6000小时才能盈利,那么只发电4000小时肯定亏本。

    问题之三在于新技术是适合于分散利用的,而现在分散利用的技术还不多,因而还没有明确的政策支持。生物质能与风能等新能源不同,并不是越大越好。现有政策补贴明确要求12兆瓦以上的电站,而新技术适合10 兆瓦以下的,国家补贴没有明确规定,因而目前的小型发电项目大部分上网困难。

    如何使这项利国利民的农业废弃物能源化利用技术真正惠及千家万户?吴创之认为,这需要多策并举:一方面,要尽快探索出有利于农业秸秆收集和管理的模式;另一方面,要发展更多适于分散利用的农业废弃物发电技术。同时,应尽快出台相关政策,支持农村分散利用生物质,而不仅仅是大规模的工业化利用。 

    “过去农业废弃物气化发电领域90%都是我们在做,量虽小,却是一个很好的开端。今天,越来越多的研究者和企业已经开始关注这一领域,相信在国家的支持下,它将获得快速发展,为国家节能减排和农村发展做出应有贡献。”吴创之满怀信心地说。[4]

    详细介绍/农业废物 编辑

    农业废弃物,不是废物

    农业是一个国家的根基,也是最古老的经济话题。农业废弃物如果要得到充分利用,并同时带来社会和个体的双重效应,就不妨换一种思路,里面机会无限。

    一斤茭白就会产生1.5斤茭白叶,崇明堡镇和青浦练塘在茭白的采收季节,成千上万捆新鲜的茭白叶总量竟达7.5万吨。扔到河里?污染水质;随意焚烧?污染空气。而在青浦区练塘镇低洼田种植茭白的农户会告诉你,他们的茭白叶在晒干后统一被一家工艺品制造公司回收,原本再平凡不过的叶子经过工人的巧手编结,并辅以竹子、线绳等装饰品,摇身一变,竟成了出口日本、韩国的精美艺术品,你若要问价格,一件折合人民币就要五六十元!

    这类工艺品在日韩等地主要用作新年里的吉祥饰物和“鬼节”时的祭祀用品,加上多为一次性使用,所以市场需求很大,生产茭白叶工艺品的公司净利润可以达到每年800万元-1000万元。农业废弃物决不只包括水生蔬菜的废弃枝叶,秸秆、玉米芯、畜禽粪便、瓜果的藤蔓、黄叶菜等等都是人们眼中当仁不让的 “垃圾”。而茭白叶的例子告诉我们,许多农业废弃物只是叫错了名字,待错了地方。

    上海农业废弃物利用行业协会王麟祥表示,上海的农业废弃物利用虽然已经取得了不少成果,但在不少看似“无懈可击”的领域里,仍然隐藏着不少亟待挖掘的商机。

    换一个地方,废弃物就成宝贝

    一想到秸秆,你头脑里首先反映出的是什么?多半可能就是可用作燃料,但随着人们环保意识的增强和有关部门的监管,上海地区已经完全杜绝了这种行为的发生。那秸秆还可以如何实现“华丽转身”呢?其实,农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中,其富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质,是一种很有价值的生物资源。据有关专家介绍,目前上海每年总量250万吨的秸秆里,70%打碎后翻耕进泥土里作为肥料,其余30%经过石灰浸泡和发酵后用作食用菌如蘑菇、草菇等的培养基质,总体上实现了100%的利用,但利用思路较为单一,就是挖掘其中的有机营养成分。

    上海,西瓜、甜瓜和一些黄瓜、西红柿的藤蔓说多不多,每年也就15万吨左右,但其中的绝大多数没有得到利用,而这些藤蔓偏偏腐烂得又慢,如果谁偷懒把藤蔓往河道一倒,绝对会污染水质。最近浦东新区有关部门想出了一个新点子并正在试验中,将藤蔓进行粉碎并拌以畜禽粪便,可能就是很不错的有机肥。

    蔬菜棚广泛使用的塑料薄膜也能再利用?没错!只是在现阶段,它并没有用在正道上。先卖个关子,如果你有到菜市场里买鱼的经验,就一定记得装鱼的袋子是黑色的,还很厚实,其实它的前身就是废弃的塑料薄膜。由于这种袋子本身有异味,所以活鱼可能就会被折腾得奄奄一息,而其颜色和厚度又给了摊主短斤缺两和偷梁换柱的机会,而消费者就容易吃哑巴亏。据专业人士估计,上海的塑料薄膜量必定不小,但还没有正规军出来抢夺商机。

    畜禽粪便能有什么用?谁都知道可以当作肥料,但目前在上海,总共400万吨的干湿畜禽粪便,只有25%得到了行业协会可监控的有效利用,即经过工厂加工后制成商品有机肥,而其余四分之三要么被非正规工厂抢占,其工艺技术十分粗糙,要么由于牧场远离有机肥加工工厂而被农民随意丢弃在河道里,致使河水发黑发臭,如宝山只有一个有机肥料处理中心在顾村镇, “远开八只脚”的罗店镇畜禽粪便就脱离了这家工厂的处理范围。这就是上海农业废弃物的利用现状,善于抓住机会的人会发现,无论是哪种废弃物的前景,都在从粗放转向集约的道路上有利可图。

    换一个角度,创意空间即刻拓宽

    为什么茭白叶可以制成工艺品?因为开发者已经不用看农作物的眼光去看待它了,这样,创意和研发的思路才能彻底打开。

    既然用薄膜制作劣质塑料袋的小作坊必然会随着上海限塑令的推广和市民环保意识的增强而失去市场,那为上海大量的塑料薄膜找到一个好归宿就显得非常重要。在化工物料的回收利用上,原料的细分非常重要。塑料薄膜也有分地膜和棚膜,两者的材质和应用范围并不一样。地膜主要为PE膜,棚模则有PE、PE/EVA、PVC膜,PVC膜在燃烧时会有有毒的氯气产生。在日本,一部分废塑料被利用的就是它的热能,在用重力分离法去除PVC之后,废塑料可用于高炉炼铁,而分离出的PVC经过脱氯处理后还可用作高炉还原剂。值得一提的是,用废塑料炼铁产生的二氧化碳量比用焦炭少,能源利用率高。

    秸秆除了当作肥料之外还有什么妙用吗?美国有24个农业州,每年有大量秸秆需要处理,有的地方就把秸秆当作建筑材料,将整捆的秸秆高强度挤压后填充进新房的墙壁;另据一些媒体报道,德国一项获得国际专利的技术把复合性工农业废弃物和再生物料混合,经特别处理制造出轻质高效节能的建筑材料,保温效能高、耐火性能和隔音性能强;而在我国,每年生产黏土砖需要消耗7000多万吨标准煤,而且使用传统砖料建筑的空调能耗也要大幅度增加,所以用秸秆替代黏土砖无疑是环保节能的好方法。此外,秸秆还可以制造人造丝和人造棉、糠醛、饴糖和酒类。而根据去年中国科学技术大学可再生洁净能源实验室的研究成果,秸秆还可以用来制取生物油,产油率达50%以上,价格则仅有柴油和重油的43.2%和63.1%。

    鱼鳞、鱼头、鱼骨、鱼内脏,这些水产品的废弃物在不少人看来既不能食,则弃之。但在日本,某一加工厂利用生产罐头废弃的鱼头等水产品的废弃物,将其洗净捣碎成糜浆,经过滤、灭菌后得到原液,与马铃薯淀粉、鸡肉、面包粉、葱香辛料等混合加温,加工成海鲜调味品,不仅味浓,而且营养丰富。在国内,据媒体报道,研发使得原本无用的鱼鳞可以生产出胶原蛋白、明胶、动物饲料等高附加值产品,这样1吨鱼鳞就可带来近 2.5万元的效益,胶原蛋白可用作化妆品原料,明胶可用作工业添加剂,即使是边角料磷酸氢钙和杂蛋白,也可以当作饲料,真正可做到物尽其用。

    换一个想法,公益赢利两不误

    从表面看,我们缺乏的似乎是想法和技术,但从更深层来说,不少企业对农业废弃物领域的陌生导致这方面的研发资金投入有限。上海农技推广服务中心的相关人士表示,如今农技部门、相关行业协会做到的只是集合力量,使废弃物得到妥善处理,不造成污染,如推进有机肥料加工处理中心的建设等。但他们的工作有一些与最新的科研单位研究成果以及产业化建设无法及时挂钩。农技推广服务中心主任助理刘家龙表示,不少在农业废弃物上提取的物质或者获得的创意说不定通过其他途径能够更快更纯更廉价地获得,以盈利为目标的企业就可能不愿付出这类研发成本。但一些国家的例子就可以打破鱼和熊掌不可兼得的说法。日本的德山曹达公司既生产PVC又生产水泥,其将除去PVC的废塑料粉碎至25mm以下的粒度,不作造粒处理,直接用于水泥窑取代煤粉用燃料,处理能力已达到万吨以上,而含PVC的废塑料分解脱氯后也用作水泥烧制燃料的系统,脱氯产生的HCl再次用于PVC 的制造。制造公司利用自己已有的产业链配合废弃物的特性,不用支付很多额外成本,但同时创造了经济效益和社会效益,何乐而不为?

    上海有没有尝试过将秸秆稻草作为造房的原料?农业废弃物利用行业协会相关人士给出了肯定的答复。但为何没有做大?专业人士表示,一方面做这种生物原料砖需要的秸秆和稻草量很大,无疑抬高了原料的运输成本,另一方面这种建材较适合中小型房屋如别墅,但上海目前对大型房屋的需求显然大于别墅。在成本高且市场需求不大的情况下,这种新型建材乏人问津也就不足为怪了。但如果反过来看,这种技术在市民中的知晓率其实很低,如果可以通过规模化运作压低运输的单位成本,同时在终端市场做足营销和推广工作,秸秆房屋环保节能的特色其实很符合上海市民的期待,而上海郊区的逐步向外辐射也提示着秸秆房屋在这块区域的潜在市场。

    换一种包装,品牌效应事半功倍

    目前上海有46家正规工厂对畜禽粪便进行处理发酵,散布在市郊如南汇、奉贤等地区,东部多于西部,在分布不合理的情况下,随意丢弃和非正规处理就会出现,导致全市400万吨的畜禽粪便中大部分没有被制成生物有机肥出售。

    生物有机肥化肥的区别在哪里?刘家龙打了个比方,如果生物有机肥相当于中国传统中药,化肥则相当于西药,前者含各种农作物所需营养物质和有机质,并能像中药调理全身那样改善土壤结构,而化肥中的氮、磷、钾等元素会依据作物所需量进行配比,所以见效快。可见,两者各有千秋,而有机肥的使用更能维护土壤的可持续发展。但由于见效快慢和价格因素,多数农户仍然坚持选择化肥,以至于一包400元的生物有机肥需要政府补贴250元,一些区县如青浦还会根据具体情况再加以补贴。那么生物有机肥的制造行业如何才能脱离补贴,真正走向市场并且盈利呢?

    日本的米山町有3.6万头牲畜,是日本著名的猪肉和牛肉产地,出产的大米也很有名。过去这里的牲畜粪便处理是个难题。当地农协和政府认识到,利用牲畜粪便和稻壳生产有机肥,不但可以解决污染问题,而且可以增加土地肥力,生产有机大米,增加农民收入。米山町农业资源循环设施主要是运用工厂化快速堆肥发酵技术,把猪、牛、鸡的粪便与稻壳混合后,制成高效无害有机肥;并对牲畜尿液进行无害化处理。米山町的“处理站”建好后,当地的化肥使用量越来越少,农业循环经济取得了多赢的局面。此外,根据日本有关法律,从2004 年11月起,家畜排泄物禁止露天堆放。而日本的《食品循环法》也规定,到2006年排放含有生鲜有机物质垃圾的单位要减排20%,同时对排放的垃圾有义务进行循环利用。有了法律的约束,畜禽粪便的处理设施就有了需求。这样的处理中心每天的收入可以保证其运营。其实说到底,这就是一种循环的生态农业模式,而目前在上海松江等地的一些农田,也在试验着一种名为种养结合的农业模式。与此颇为雷同,归结下来就是“一片粮田+一个简易猪场”的模式,使用农家肥来灌溉,但其中也有一些值得商榷的地方。首先,有着三五亩地的农民犯不着为了循环经济模式而采用种养结合,而这部分人群占大多数;其次,如果没有专业的设备和一整套的流程,很可能导致生物有机肥的质量参差不齐,如仍有异味,或者有效成分含量低,重金属等有害成分没有条件去除,这对生物有机肥商品树立在农民心目中的可靠形象并无好处。而如果把标准集约化生产加现代思路包装的策略搬到有机肥料产业上,商机和环境保护就能完美组合。

    眼下,消费者对于生物有机肥灌溉的蔬菜瓜果的青睐程度与日俱增,但市场的良莠不齐使他们根本无法辨别哪些是有机肥浇灌的产品,而农民也没有完全意识到有机肥的价值,所以这部分潜在需求尚未完全释放出来。而记者近日从本市工商部门了解到,今年的工作目标是要立足在各区县发展的趋势和特点上,积极推动区域的重点行业、支柱产业和特色领域的商标发展。如在南汇区,工商部门就大力推进商标兴农,鼓励实施品牌战略来加大产品的知名度和竞争力。而作为农业重要一环的肥料产业,在最近一次的著名商标认定中却颗粒无收,可见作为消费者的农民对这类产品就不可能有整体上的认同。如一旦生物有机肥商品能在生产中建立起行业标准,如最大程度去除臭味,提高有效成分含量并给予单位土地上作物的灌溉量的说明,而在销售部分则以品牌形式加以宣传推广,则很可能在短时间建立起在农民心目中的品牌信任,再通过规模效应降低成本。同理可得,一些蔬菜基地也可通过这样的模式快速成长起来,培养出一批有公信力的

    农业废物农业废物

    有机蔬菜品牌,把市场潜力充分挖掘出来。

    而由于市场规律的利益最大化原则,上海目前畜禽粪便处理工厂分布不合理的情况也就很有可能由于新资金自觉的涌入而得以缓解。而从这个层面来看,种养结合只不过是为达到循环生态农业而刻意进行的尝试,如果在有机肥料和有机蔬菜真正实现产品标准化而有利可图时,市场将自觉形成最经济的样态,即循环农业。[5]

    相关文献

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    参考资料
    [1]^引用日期:2010-04-16
    [2]^引用日期:2010-04-16
    [3]^引用日期:2016-05-15
    [4]^引用日期:2010-04-16
    [5]^引用日期:2010-04-16

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