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秸秆也是宝贝,中国农业废弃物发展的出路与能

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秸秆也是宝贝,中国农业废弃物发展的出路与能

问:您的团队名称叫“生物质能源环境创新团队”,当前主攻的研究方向可否介绍下?

党的十八届五中全会《建议》提出,“推进种养业废弃物资源化利用、无害化处置”。农作物秸秆是数量最大的种养业废弃物,这里就以之为例,谈谈种养业废弃物资源化利用问题。 我国是粮食生产大国,自然也是农作物秸秆生产大国。按目前粮食年产量6亿吨、谷草比1∶1.5计算,农作物秸秆理论产量高达9亿吨。但秸秆有效利用率较低,焚烧现象普遍。究其原因,除了技术因素,最关键的是观念落后,没有充分认识到秸秆的利用价值。这么多秸秆如果能得到资源化利用,实现变废为宝,对于农业可持续发展、农民增收以及减排防霾都是重大利好。 事实上,农作物种植业投入耕地、淡水和其他农业投入品,生长收获的不仅是籽粒和果实,秸秆同样是重要的农作物成果。从这个意义上说,把秸秆利用起来,就是对一部分农业成果的利用。从热量的角度看,秸秆燃烧值约为标准煤的50%。从营养价值看,1吨普通秸秆平均与0.25吨粮食的营养相当。在现代农业条件下,运用先进的加工技术,农作物秸秆不仅不是废弃物,而且是非常重要的农产品。农作物秸秆蕴涵丰富的太阳能,可以生产生物质能源、生物质建材以及饲料、肥料、食用菌等,具有可观的开发价值。 综合利用农作物秸秆可以带来多重效应。一是优化能源结构。利用农作物秸秆发电、气化等发展可再生能源,有利于提高绿色能源在我国能源结构中的比重。二是保护生态环境。减少秸秆焚烧,能够大量减少二氧化碳、二氧化硫等气体以及热量、微粒子排放,减轻雾霾污染。秸秆资源化利用还能避免长期堆放传播病虫害,有利于农作物病虫害防治。秸秆利用产生的草木灰是高品质钾肥,可以替代部分化肥,减少农业面源污染。三是促进农民增收。农作物秸秆价值得到发掘后,农民就可以把秸秆出售给相关企业获得收入。这是农民增收领域的有效拓展,也有利于提高农民种粮积极性,从而实现发展生物质能源与保障粮食安全相互促进。四是提高农业资源利用率。综合利用农作物秸秆,实质上是提高耕地、淡水和其他农业投入品的利用率,提高农业的比较效益。 加强农作物秸秆综合利用,促进其转化增值,不断提高农村循环经济发展水平,应做好以下基础性工作。一是加强农作物秸秆综合利用技术的研究和开发。重点加强秸秆循环经济配套技术研发,强化秸秆发电等相关核心技术研发,加快成套设备国产化步伐,降低投入成本。加快秸秆饲料化技术研发与推广,提高秸秆饲料加工的装备水平。加强技术集成和配套,完善秸秆综合利用技术体系。二是加强农作物秸秆资源管理。健全秸秆管理办法,进一步完善秸秆综合利用和流通管理机制。加大对秸秆综合利用的资金投入力度,引导社会资金投入,扶持秸秆综合利用示范项目建设。三是重视发展秸秆生产。在优化种植业布局时,注重考虑秸秆资源利用。统筹种植业、畜牧业、饲料业和生物质能源的发展,促进农村循环经济科学发展。四是制定和完善秸秆利用政策。制定合理的秸秆收购利用政策,使农民获得合理收益,调动农民保护和利用秸秆的积极性。建立秸秆收集、储存、运输管理机制,保证秸秆数量和质量。五是制定质量标准,完善监督管理。科学制定秸秆转化为生物质能源过程所使用的机械设备和技术体系标准,制定生物质能源产品的质量标准,健全产品质量监测体系,确保质量安全。

党的十八届五中全会《建议》提出,“推进种养业废弃物资源化利用、无害化处置”。农作物秸秆是数量最大的种养业废弃物,这里就以之为例,谈谈种养业废弃物资源化利用问题。

另外,从绿色循环肥料的角度来看秸秆,它的核心问题倒不是做肥料难,难的是它是一个系统,绿色循环产肥料与高效产能源需要结合在一起。它在整个秸秆的利用系统,获得比较好的价值,在这个过程中,难的是需要兼顾整个系统的效率,兼顾整个系统的价值,不但要把秸秆变为能源,而要把它变为资源,变成肥料。

事实上,农作物种植业投入耕地、淡水和其他农业投入品,生长收获的不仅是籽粒和果实,秸秆同样是重要的农作物成果。从这个意义上说,把秸秆利用起来,就是对一部分农业成果的利用。从热量的角度看,秸秆燃烧值约为标准煤的50%。从营养价值看,1吨普通秸秆平均与0.25吨粮食的营养相当。在现代农业条件下,运用先进的加工技术,农作物秸秆不仅不是废弃物,而且是非常重要的农产品。农作物秸秆蕴涵丰富的太阳能,可以生产生物质能源、生物质建材以及饲料、肥料、食用菌等,具有可观的开发价值。

陈冠益:是的。生物质废弃物是人类在利用生物质的过程中生产和消费产生的废弃物,包括农业废弃物、林业废弃物、生活废弃物、工业废弃物等。目前我国可收集利用的生物质资源总量巨大,每年约为10亿吨,其中可收集作为能源和资源的秸秆每年约为4亿多吨。那么为了减少生物质废弃物利用不当对环境造成的污染,我们需要回收宝贵的能量和资源,人们也就加大了对生物质废弃物能源化资源化的研究和利用。

(作者为国务院参事室特约研究员、中国农业经济学会会长)

陈冠益:我认为农村有机固废收集成本的问题是个现实的难题,目前更应该由政府制定政策加以引导。各种费用的产生由谁来买单,目前我认为应该由政府分摊主要的成本,因为毕竟是涉及环境污染控制与节约能源资源的社会公益事业。农业废弃物处理的长效机制是政府引导,社会资本参与,农村农民参与的机制。

我国是粮食生产大国,自然也是农作物秸秆生产大国。按目前粮食年产量6亿吨、谷草比1∶1.5计算,农作物秸秆理论产量高达9亿吨。但秸秆有效利用率较低,焚烧现象普遍。究其原因,除了技术因素,最关键的是观念落后,没有充分认识到秸秆的利用价值。这么多秸秆如果能得到资源化利用,实现变废为宝,对于农业可持续发展、农民增收以及减排防霾都是重大利好。

问:您觉得农业废弃物生物质能源最终能否成功发展,关键是在技术和政策的管理?

综合利用农作物秸秆可以带来多重效应。一是优化能源结构。利用农作物秸秆发电、气化等发展可再生能源,有利于提高绿色能源在我国能源结构中的比重。二是保护生态环境。减少秸秆焚烧,能够大量减少二氧化碳、二氧化硫等气体以及热量、微粒子排放,减轻雾霾污染。秸秆资源化利用还能避免长期堆放传播病虫害,有利于农作物病虫害防治。秸秆利用产生的草木灰是高品质钾肥,可以替代部分化肥,减少农业面源污染。三是促进农民增收。农作物秸秆价值得到发掘后,农民就可以把秸秆出售给相关企业获得收入。这是农民增收领域的有效拓展,也有利于提高农民种粮积极性,从而实现发展生物质能源与保障粮食安全相互促进。四是提高农业资源利用率。综合利用农作物秸秆,实质上是提高耕地、淡水和其他农业投入品的利用率,提高农业的比较效益。

低碳经济转型就意味着绿色发展,低碳经济转型和绿色发展是一脉相承的。而这其中,生物能源技术革新或者说突破是实现低碳经济转型和绿色发展的一个非常重要的技术推动。没有这个技术推动是很难实现低碳经济转型,也更谈不上绿色发展。

加强农作物秸秆综合利用,促进其转化增值,不断提高农村循环经济发展水平,应做好以下基础性工作。一是加强农作物秸秆综合利用技术的研究和开发。重点加强秸秆循环经济配套技术研发,强化秸秆发电等相关核心技术研发,加快成套设备国产化步伐,降低投入成本。加快秸秆饲料化技术研发与推广,提高秸秆饲料加工的装备水平。加强技术集成和配套,完善秸秆综合利用技术体系。二是加强农作物秸秆资源管理。健全秸秆管理办法,进一步完善秸秆综合利用和流通管理机制。加大对秸秆综合利用的资金投入力度,引导社会资金投入,扶持秸秆综合利用示范项目建设。三是重视发展秸秆生产。在优化种植业布局时,注重考虑秸秆资源利用。统筹种植业、畜牧业、饲料业和生物质能源的发展,促进农村循环经济科学发展。四是制定和完善秸秆利用政策。制定合理的秸秆收购利用政策,使农民获得合理收益,调动农民保护和利用秸秆的积极性。建立秸秆收集、储存、运输管理机制,保证秸秆数量和质量。五是制定质量标准,完善监督管理。科学制定秸秆转化为生物质能源过程所使用的机械设备和技术体系标准,制定生物质能源产品的质量标准,健全产品质量监测体系,确保质量安全。

我所说的模式,是从技术到应用的模式,一条线打通,绿色到高值,从这个角度去评判,确定出方案一 方案二,让大家去选择和利用,变为可产生价值的技术应用模式,现在还是有些乱象,不好评判。但农业废弃物的再利用,应用始终是出发点,对其能源技术革新一定要达到高效、绿色、循环、高值,这才能让我们国家的农业废弃物发展有更好的出路。

陈冠益:我们国家生物质废弃物的能源化开发需要依靠科技进步。将生物质资源进行多联产开发利用,提高能量回收效率和资源利用率。

观点

陈冠益:我认为完善可再生能源价格机制,主要的机制应该是谁受益谁买单,价格补贴应该折算到终端产品的销售中,要把生态环保价格折算到实际的可再生能源价格上去,这样才能起到促进整个生物质能源技术和产业的绿色发展。

拿秸秆为例,秸秆做能源也好做资源肥料也好,始终面临秸秆有些组份不好转化,秸秆有好几种组份,纤维素好转化,但是半纤维素、木质素不好转化,或者是在这边木质素好转化,在那边半纤维素不好转化,它始终存在有些好转化有些不好转化,始终是在一些特定的技术里面,有一些东西不好转化,所以难度就很大了。单一技术针对某一个组分比较好,但是秸秆有很多个组份,有些组份不好转化,那么单一技术遇到障碍,同时秸秆中还有一些杂质,这些杂质还会限制技术的发挥。因此,很多研究人员会思考,这样的技术如何突破?也就是这些秸秆组份能同时很好转化是我们在思考的一个技术问题,而这里面的研究方向是生物技术和化学技术怎么结合?这也是生物质能源技术的主攻方向,也是秸秆利用的一个方向。

以前我的研究过多的只考虑能源,现在我考虑的是生物质能源与资源的综合利用。所以,从科研角度,从技术研发角度讲,我现在的方向主要是在生物技术和化学技术如何融合,让它们可以形成一个整体,如何一脉相承,这是我现在研究比较多的。

我国现阶段与生物能源技术革新高度关联的是农业废弃物!利用农业废弃物来做生物质能源是最有优势的。因为它兼顾了农业废弃物的处理,兼顾了环境成本,兼顾了农业循环利用。我们国家农业废弃物发展的出路就在:高效产能源,循环产肥料。能源与资源的综合利用必然是农业废弃物的重要发展方向。

单一的化学技术可以完成能源的转化,但它实现不了能源与资源的综合利用,所以我们需要研发出化学和生物技术的耦合,才能维持或保持能源和资源综合的利用价值。这也是当前科研的重点。而且能源与资源的综合利用必然是农业废弃物的重要发展方向。希望我和我的团队可以为农业废弃物的绿色发展做出贡献。

问:您提出农业废弃物的发展出路需要实现“高效能源化、循环肥料化”,需要把它看成一个系统?而实现它,是否难度大呢?

从科研技术角度讲,难度还是挺大的。首先高效能源化,农业废弃物的杂质还是很多的,相对有些杂质,不像工业杂质那么纯,农业废弃物品质低杂质多而且能量密度低,在这样的条件下,要把它高效做成能源,会有很多挑战。并且农业废弃物能量密度是很低的,由低能量密度变为高能量密度,其实这里的挑战也是很大的。关键还有一个技术上的突破就是原料成本的约束。

所以对于生物能源技术怎么革新?怎么突破?是我们一直在思考的问题。在我们国家现阶段和能源技术革新能够高度关联的是农业废弃物。因为从能源角度讲,农业废弃物能够生产出清洁绿色可持续的生物质能源。另外一方面,它可以把农业生产绿色化,乡村环境改善,农民生活品质提高,它对整个农业生态的发展都会起到推动作用。

第二,有些时候也不太好明确哪些技术更好用。因为农业很多时候受地域影响,所以很多技术是需要因地制宜,因具体地区情况而调整改变,加之农业受到本身的自然条件,生产条件,当地环境条件等很多方面的制约,不能随便按工业标准来制定。所以农业废弃物生物质能源的综合利用不能像工业那样简单明确,它需要有变化,它会有很多种。但我想,通过我们不断的研究,会有让大家达成共识的好的有针对性的模式。

问:陈老师,您好!您多年来一直从事生物质能源与环境的研究工作。能源与环境问题是我们国家可持续发展的两大战略问题。“十二五”乃至“十三五”期间,我们国家的一项重要任务就是培育和发展节能环保战略性新兴产业,其中包括以生物质废弃物为原料的生物质能源等。那么我们国家目前正处于“低碳经济”转型期,您指出这其中生物质能源的力量将不容小觑?

但目前还面临着一些问题。大家也都在呼吁,生物质能源虽然技术有很多,但大多还都很单一,很多还没有达成共识,还没有定型,也就是还没有便于我们国家农业废弃物生物质能源更好地绿色发展的系统的技术模式。

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陈冠益:是的。中国必须要有国家政府层面的顶层设计,推出中国模式的农业废弃物利用模式,咱们现在对于农业废弃物利用的模式是分散的、多元化的,其实我们需要有一个可以让大家达成共识的技术模式。从现状出发解决问题。从农业、农村环境来讲,农业废弃物种类有很多,都是很紧迫地需要解决。而这些废弃物之间其实都是有关联的,比如农村垃圾会影响到废水,其实这就是一个系统。就是国家需要站在一个高角度来进行顶层设计,然后选择几个好的案例把它做好,让大家形成共识。我们现在就是缺少对农村的系统化设计,系统设计包括几个村 几百个村的整体设计,目前还都是这一个点,那里一个点,缺少固定的可持续的系统发展模式。如果把它设计出一个可以良性循环的农村系统,这样农业废弃物的处理利用也会有的放矢。

这就是我们进行农业废弃物能源化、资源化综合再利用时思考的核心问题:高效产能源,循环产资源变肥料。这样才可以产生农业废弃物的高价值,才可以兼顾能源和肥料的双重效益。所以我们需要用农业系统的观念来考虑和解决农业废弃物能源化和资源化的综合利用的发展。

农业废弃物今后的发展出路必然是生物质能源化、资源化的综合利用。而这其中技术革新和突破的核心,就在八个字:“高效、绿色、循环、高值”。能源技术革新与农业废弃物的发展出路紧密关联。

陈冠益:天津大学环境科学与工程学院院长/教授 、西藏大学长江学者特聘教授。

解决好农业废弃物,不仅是解决能源、资源再利用问题,更大的是解决了环境问题。对于我们当前的研究来讲,其实都带有紧迫的社会需求,也是根据国家的发展需要来进行。

生物质能源,是人类最主要的可再生能源之一。备受关注的农业废弃物作为生物质能源中重要的一部分,它的发展在当前面临着怎样的问题和挑战?我们国家农业废弃物的出路又在哪里呢?

问:那么生物能源技术要如何革新?这种革新与我们国家农业废弃物今后的发展出路有何关联呢?

陈冠益:威尼斯平台登录,我们现在主攻的方向就是农村、农业中废弃物能源和资源的综合利用。同时使整个过程实现清洁生产和环境友好,从而实现增值,反哺生物柴油、燃料乙醇及生物质燃气等能源产品的开发,这也是发展趋势。

访 谈

问:但现实中还是有很多实际问题的,比如我们如何解决农村有机固废收集成本的问题?对于在废弃物处理的过程中,各种费用的产生由谁来买单,农业废弃物处理的长效机制如何建设?您认为应该是什么样的呢?

陈冠益:是的。我们需要把它看成是一个能源肥料农业系统,在这个系统中来实现“高效能源化、循环肥料化”。

问:国家发改委刚刚发布《国家发展改革委关于全面深化价格机制改革的意见》,其中有关“创新和完善生态环保价格机制”环节中提到-要完善可再生能源价格机制。您觉得何为完善?价格机制的完善是否对我们整个生物质能源绿色发展会起到一种倒逼式的助推作用呢?

因此农业废弃物能源化、资源化的生物质能源综合利用是支撑我们低碳经济转型,农业绿色发展,对整个能源技术的突破,都起到了很大的支撑作用。

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