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一根秸稈的綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展之路形成“閉環(huán)”

2023-05-31 10:27:19   

5月下旬,淮河流域的冬小麥進(jìn)入收割期。一邊是顆粒歸倉的豐收場景,一邊是地里的光禿禿的秸稈。秸稈除了還田,是否還有利用價值?

5月27日,在安徽省蚌埠市舉行的秸稈深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會上,行業(yè)專家圍繞著秸稈高值利用進(jìn)行探討,目光瞄準(zhǔn)了秸稈離田綜合開發(fā)的發(fā)展方向。中國循環(huán)經(jīng)濟(jì)協(xié)會副會長李邊卓這樣說:“發(fā)展秸稈等非糧生物基材料產(chǎn)業(yè),符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的邏輯。秸稈從農(nóng)業(yè)廢物,變成生產(chǎn)生物基產(chǎn)品的原料,遵循資源高效循環(huán)利用原則,符合生物循環(huán)綠色的經(jīng)濟(jì)增長模式。”

秸稈只能是農(nóng)業(yè)廢棄物嗎?

新疆昌吉農(nóng)高區(qū)是首批9個國家級農(nóng)業(yè)高新區(qū)之一,一項重要任務(wù)就是以棉花為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),發(fā)展棉花全產(chǎn)業(yè)鏈,打造成為新疆棉花的技術(shù)創(chuàng)新高地。農(nóng)高區(qū)副主任常元利告訴記者:數(shù)據(jù)顯示,新疆棉花種植面積達(dá)到4000萬畝,占全國棉花總產(chǎn)量的91%。其中,棉花用在紡織、印染、織布等方面只占棉花產(chǎn)業(yè)鏈的40%,棉籽用于榨油,而棉稈經(jīng)過粉碎還田,在棉稈深加工方面處于空白,這是阻礙打造新疆棉花全產(chǎn)業(yè)鏈的難題。

小麥、玉米、棉花等農(nóng)作物秸稈,是否具備深加工的開發(fā)價值?2022年5月,國家發(fā)展和改革委員會印發(fā)了《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》,提出推動生物技術(shù)和信息技術(shù)融合創(chuàng)新,優(yōu)先發(fā)展生物育種、生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物醫(yī)藥、生物安全等五大產(chǎn)業(yè),做大做強(qiáng)生物經(jīng)濟(jì)。2023年,工業(yè)和信息化部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等六部門聯(lián)合印發(fā)《加快非糧生物基材料創(chuàng)新發(fā)展三年行動方案》,明確提出加大秸稈及剩余物等非糧生物質(zhì)原料化高值利用的發(fā)展方向,引導(dǎo)推動非糧生物基產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐,對推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展和全面實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興具有重要意義。

秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物,也是重要的農(nóng)業(yè)資源。農(nóng)作物光合作用的產(chǎn)物一半在籽實,一半在秸稈,秸稈資源化利用就是找回農(nóng)業(yè)的另一半。

“近年來,我國秸稈綜合利用成效顯著,2021年綜合利用率為88.1%,達(dá)到了歷史高位,但總體還處于直接還田為主、離田多元利用為輔的發(fā)展階段,產(chǎn)品價值還不高,需向高值高效方向轉(zhuǎn)型,持續(xù)打造綠色、低碳、循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈?!敝袊r(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所研究員于佳動說。

目前,全國農(nóng)作物秸稈利用量6.47億噸,仍以秸稈還田為主,全年秸稈還田量達(dá)4億噸。秸稈離田利用率達(dá)33.4%,以飼料化利用為主,年利用量達(dá)1.32億噸。全國秸稈利用市場主體為3.4萬家,年利用量1萬噸以上的市場主體1700余家,秸稈市場化利用加快突破。

農(nóng)作物秸稈深加工主要產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D。

秸稈高值利用突破技術(shù)壁壘了嗎?

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計研究院農(nóng)村能源與環(huán)保研究所副所長馮晶在闡述秸稈原料化產(chǎn)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀時指出:目前,全國秸稈原料化利用率約1.0%,原料化利用年消納秸稈量達(dá)到700萬噸以上。

秸稈原料化利用指以秸稈為主要原料,采用物理、化學(xué)或生物酶解等方法制備各類(手)工業(yè)制品、化學(xué)品或化工原料的過程。目前,秸稈技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)品有秸稈復(fù)合材料、秸稈生物炭、秸稈降解地膜、秸稈餐具、秸稈生物基材料等。

4月15日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所聯(lián)合安徽豐原集團(tuán)研發(fā)的“農(nóng)作物秸稈高效制糖聯(lián)產(chǎn)黃腐酸關(guān)鍵技術(shù)及裝備”項目通過了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心組織的專家評審。清華大學(xué)教授李十中代表專家組宣布了評價結(jié)果:“該成果獲得了10項國家發(fā)明專利,制定2個企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),整體達(dá)到國際先進(jìn)水平,其中木質(zhì)纖維素復(fù)合酶生產(chǎn)技術(shù)、兩步法綜纖維素酶解糖化技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平?!?/p>

李十中介紹,從技術(shù)層面來講,采用復(fù)合酶生產(chǎn)技術(shù)的復(fù)合酶活性高、成本低,有競爭性;采用二步法纖維素酶解糖化技術(shù)得到的糖濃度高,發(fā)酵產(chǎn)品分離提取的成本低;木質(zhì)素可以生產(chǎn)黃腐酸制成有機(jī)肥,既解決了土壤肥力的問題,又實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)增值。

二十多年來,安徽豐原集團(tuán)投資20多億元持續(xù)自主創(chuàng)新,發(fā)展生物材料、生物能源及生物肥料產(chǎn)業(yè)。董事長李榮杰認(rèn)為:以農(nóng)作物秸稈為原料生產(chǎn)秸稈制糖聯(lián)產(chǎn)黃腐酸技術(shù),利用特殊馴化的菌種、生物發(fā)酵技術(shù)、提取純化技術(shù)、合成聚合技術(shù)、精餾技術(shù)等,生產(chǎn)生物能源、生物材料,變石油煤炭的“黑金經(jīng)濟(jì)”為生物質(zhì)原料的“綠金經(jīng)濟(jì)”。

“僅從在農(nóng)業(yè)方面的秸稈高值利用路線來看,秸稈中的纖維素和半纖維素經(jīng)過酶解、水解形成混合糖生產(chǎn)聚乳酸,進(jìn)而可生產(chǎn)降解地膜,減少農(nóng)業(yè)面源污染;秸稈中的木質(zhì)素產(chǎn)生的黃腐酸可以作為高效有機(jī)肥的重要原料,全部還田,有利于改善土壤有機(jī)質(zhì)、有利于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、有利于黑土地保護(hù),減少使用化學(xué)肥料,大幅減少碳排放。可以說,秸稈從土壤中生長,采用先進(jìn)的技術(shù),經(jīng)過工業(yè)化手段提取、轉(zhuǎn)化,生產(chǎn)出可降解地膜和黃腐酸有機(jī)肥,最終回歸到土壤中,綠色、環(huán)保,零碳排放,形成一條綠色農(nóng)業(yè)循環(huán)發(fā)展之路。”李榮杰說。

秸稈深加工產(chǎn)業(yè)前景廣闊嗎?

推動農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用、清潔能源替代、種養(yǎng)循環(huán)模式發(fā)展,是推進(jìn)農(nóng)業(yè)減排固碳的重要抓手,是落實我國雙碳目標(biāo)的重要內(nèi)容。

目前,國內(nèi)木質(zhì)纖維素制糖技術(shù)研究處于起步階段,纖維素酶和工業(yè)化菌株仍需進(jìn)口,成本較高,預(yù)處理效率等與國外還有一定差距。聚乳酸生產(chǎn)技術(shù)逐步走向工業(yè)規(guī)?;彤a(chǎn)業(yè)化階段;基于秸稈等非糧生物質(zhì)纖維素制乙醇的生產(chǎn)技術(shù)正處于攻關(guān)階段;其他以秸稈為原料的生物基材料,如呋喃聚酯、納米纖維素等,大多仍處于中試階段。

馮晶認(rèn)為:秸稈原料化是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向工業(yè)化大生產(chǎn)的延伸。當(dāng)前,秸稈高值產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)取得明顯突破,國家和地方在用地、用電、原料運輸?shù)确矫娼o予政策支持,相關(guān)企業(yè)積極創(chuàng)新原料化利用商業(yè)化模式,有力促進(jìn)了秸稈原料化利用產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程??傮w上看,秸稈原料化利用具備產(chǎn)業(yè)化示范條件。

2021年,《“十四五”全國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》指出:促進(jìn)秸稈基料化和原料化,發(fā)展食用菌生產(chǎn)等秸稈基料,引導(dǎo)開發(fā)人造板材、包裝材料等秸稈原料產(chǎn)品,提升秸稈附加值。2023年,《國家農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展先行區(qū)整建制全要素全鏈條推進(jìn)農(nóng)業(yè)面源污染綜合防治實施方案》指出:在秸稈資源豐富的先行區(qū),全面推進(jìn)秸稈綜合利用,促進(jìn)肥料化、飼料化、燃料化、基料化、原料化。

常元利說:“在農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈綠色轉(zhuǎn)型的背景下,將此項科技成果引到新疆來,在新疆建立秸稈制糖加工廠,一方面解決了棉稈回收利用率低、污染耕地的問題,一方面又可生產(chǎn)有機(jī)肥和可降解地膜,就近生產(chǎn)、就近使用,棉花產(chǎn)業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)綠色、生態(tài)發(fā)展?!?/p>

根據(jù)測算,推廣鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布式秸稈制糖加工廠,一個3萬噸/年產(chǎn)量的工廠投資約為2億元,可使用秸稈8-9萬噸,可生產(chǎn)3萬噸混合糖,聯(lián)產(chǎn)5萬多噸黃腐酸有機(jī)肥,投資回收期為7-8年。

我國非糧生物質(zhì)總量每年約20億噸(秸稈約9億噸、農(nóng)林廢棄物約11億噸),用秸稈制混合糖替代糧食制淀粉糖,生產(chǎn)2億噸生物材料和2億噸生物燃料,產(chǎn)生副產(chǎn)品8-10億噸黃腐酸有機(jī)肥,可以有效緩解糧食安全和能源安全。“以秸稈為原料的生物質(zhì)化工可提供綠色能源、材料,必將成為傳統(tǒng)石油化工的重要補(bǔ)充,是能源與化工產(chǎn)業(yè)的重要戰(zhàn)略方向。加大科研創(chuàng)新和政策創(chuàng)設(shè),提升秸稈高值利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和商業(yè)模式可持續(xù)性,為我國秸稈高值利用提供有力保障。”馮晶說。

來源:中國農(nóng)網(wǎng)
編輯:張靜
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