開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能 發(fā)展能源農(nóng)業(yè)

作者: 路 明收錄來(lái)源: 中國(guó)新能源網(wǎng)
【摘要】農(nóng)業(yè)是人類(lèi)以固定、轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能，獲取農(nóng)產(chǎn)品為目的的生產(chǎn)活動(dòng)。種植業(yè)以固定太陽(yáng)能為主，利用綠色植物進(jìn)行光合作用，將無(wú)機(jī)物合成為葡萄糖、淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)等有機(jī)物,種植業(yè)又叫初級(jí)生產(chǎn)。

一、能源農(nóng)業(yè)的概念和利用方式

　　農(nóng)業(yè)是人類(lèi)以固定、轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能，獲取農(nóng)產(chǎn)品為目的的生產(chǎn)活動(dòng)。種植業(yè)以固定太陽(yáng)能為主，利用綠色植物進(jìn)行光合作用，將無(wú)機(jī)物合成為葡萄糖、淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)等有機(jī)物,種植業(yè)又叫初級(jí)生產(chǎn)。在光合作用中，每固定1克分子CO2，大約吸收209.3×104J的日光能，光合產(chǎn)物中有46.9×104J的能量以化學(xué)能的形式固定下來(lái)。其余的162.4×104J的能量在固定CO2過(guò)程中,以熱能的形式消耗掉了。由于人類(lèi)培育了高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物品種，為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中植物固定太陽(yáng)能的效率大幅度提高。植物光合作用效率，一般在肥沃地區(qū)可達(dá)到1％－2％，在貧瘠荒涼地區(qū)僅0.1%，人工精心管理的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)有過(guò)6%－8％的記錄。[1]養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)則是以轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能為主,又稱(chēng)次級(jí)生產(chǎn)。養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)物產(chǎn)品（肉、奶、蛋、毛、皮等），在轉(zhuǎn)化過(guò)程中大量的能被消耗掉了,一部分以糞便形式排出，一部分能量以尿和氣體（甲烷、氫）能形式排出。在農(nóng)產(chǎn)品加工中，除了提取主要產(chǎn)品外，還有大量的能量在排出的廢水、廢物中。農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化過(guò)程中的畜禽糞便，農(nóng)產(chǎn)品加工排出的廢水、廢料都可作為生物質(zhì)能源加以開(kāi)發(fā)利用。

　　所謂能源農(nóng)業(yè)，就是以生產(chǎn)能源為目的的農(nóng)業(yè)。能源農(nóng)業(yè)以生物質(zhì)能源為主要開(kāi)發(fā)對(duì)象，它包括四種能源利用方式［2］(圖1)：

　�。ㄒ唬┲苯尤紵�方式

　　直接燃燒方式可分為爐灶燃燒、鍋爐燃燒、垃圾燃燒和固型燃料燃燒四種情況。其中，固形燃燒是新推廣的技術(shù)，它把生物質(zhì)固化成型后，再采取傳統(tǒng)的燃煤設(shè)備燃用。其優(yōu)點(diǎn)是充分利用生物質(zhì)能源替代煤炭，可以削減大氣CO2和SO2排放量。

　　（二）物化轉(zhuǎn)換方式

　　物化轉(zhuǎn)換方式包括三方面，一是干餾技術(shù)；二是氣化制生物質(zhì)燃?xì)�；三是熱解制生物質(zhì)油。其中，氣化制生物質(zhì)燃?xì)饧夹g(shù)推廣面積較大，群眾易于接受。

　�。ㄈ�）生化轉(zhuǎn)化方式

　　生化轉(zhuǎn)化方式有兩種，一是厭氧消化制取沼氣；二是通過(guò)酶技術(shù)制取乙醇液體燃料。

　　（四）植物油利用方式

　　能源植物油是從油脂植物和芳香油（還原式烴）植物中提取的燃料油，經(jīng)加工后，可以替代石油使用。

　　二、發(fā)展能源農(nóng)業(yè)的重大意義

　�。ㄒ唬┩貙掁r(nóng)業(yè)服務(wù)領(lǐng)域，增加農(nóng)民收入

　　恩格爾指出：在收入增加的時(shí)候，食品及生活必需品的支出占收入增加的比例遞減。隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，人們基本生活需求得到滿(mǎn)足后，消費(fèi)熱點(diǎn)將轉(zhuǎn)向享樂(lè)型的產(chǎn)品，從而市場(chǎng)將減少食品、衣服的消費(fèi)份額。進(jìn)入新世紀(jì)后，我國(guó)居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，恩格爾系數(shù)降到38％。2002年城市居民收入增長(zhǎng)2020元，人均食品消費(fèi)只增長(zhǎng)109元，占新增收入的5％，增加的因素主要是外出吃飯開(kāi)支和煙、酒、茶的開(kāi)支。對(duì)糧、油、肉、菜的消費(fèi)開(kāi)支下降，糧食人均消費(fèi)金額下降83元。油10.1元，肉25.3元，菜12.4元。由于邊際消費(fèi)遞減規(guī)律的作用，出現(xiàn)了農(nóng)民收入增長(zhǎng)難現(xiàn)象。1997年以來(lái)，農(nóng)民收入中來(lái)自農(nóng)業(yè)的收入一直沒(méi)有增長(zhǎng)，農(nóng)民增收主要靠工資性收入，2002年工資性收入占農(nóng)民純收入的34.5％，2003年增加到36％。這個(gè)經(jīng)濟(jì)規(guī)律告述我們：農(nóng)業(yè)必須擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域，向農(nóng)業(yè)的深度和廣度進(jìn)軍。農(nóng)業(yè)不僅提供食品和纖維，還應(yīng)提供能源和其它化工、醫(yī)藥等產(chǎn)品。發(fā)展能源農(nóng)業(yè)為農(nóng)業(yè)拓寬了服務(wù)領(lǐng)域，同時(shí)也為農(nóng)民增收開(kāi)辟了新途徑。［3］

　�。ǘ�）緩解我國(guó)能源短缺，保證能源安全

　　我國(guó)從1993年進(jìn)口原油3000萬(wàn)t，成為原油凈進(jìn)口國(guó)，2000年進(jìn)口達(dá)7000萬(wàn)t，2003年進(jìn)口1億t。預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)的GDP可能達(dá)到5萬(wàn)億美元，能源需求25億t到30億t標(biāo)煤，其中石油缺口1.6-2.2億t。[4]開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能源不但可行，而且非常緊迫。農(nóng)業(yè)要抓住這個(gè)契機(jī)，提出能源農(nóng)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，并把它發(fā)展成為一個(gè)大產(chǎn)業(yè)。

　�。ㄈ�）治理有機(jī)廢棄物污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境

　　當(dāng)前我國(guó)環(huán)境污染形勢(shì)非常嚴(yán)峻。對(duì)環(huán)境污染最嚴(yán)重企業(yè)仍是養(yǎng)殖企業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)。2003年通報(bào)點(diǎn)名批評(píng)的十家排污大戶(hù)，8家是農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)。據(jù)國(guó)家環(huán)�？偩�2004年第1周（2004年1月5日～2004年1月11日），全國(guó)主要水系73個(gè)重點(diǎn)斷面水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站八項(xiàng)指標(biāo)（水溫、pH、濁度、溶解氧、電導(dǎo)率、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總有機(jī)碳）的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：Ⅰ～Ⅲ類(lèi)水質(zhì)的斷面為39個(gè)，占53.4%；Ⅳ類(lèi)水質(zhì)的斷面為10個(gè)，占13.7%；Ⅴ類(lèi)水質(zhì)的斷面為6個(gè)，占8.2%；劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)的斷面為18個(gè)，占24.7%。Ⅳ類(lèi)以上劣質(zhì)污水河流占46.6％。水體污染中，農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)排出污染物的約占1／2。特別是，劣Ⅴ類(lèi)水的河段，農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)污染貢獻(xiàn)率更高。［5］全國(guó)人大2003年對(duì)《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》執(zhí)法檢查，對(duì)農(nóng)村固體廢物污染問(wèn)題提出嚴(yán)厲批評(píng)。據(jù)調(diào)查我國(guó)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的糞便產(chǎn)生量達(dá)17.3億噸。80％的規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)缺乏必要的污染治理設(shè)施，畜禽糞便未經(jīng)處理直接排入環(huán)境，嚴(yán)重污染空氣和水體。［6］我國(guó)溫室氣體排放已嚴(yán)重影響我國(guó)氣候變化。國(guó)家氣象局局長(zhǎng)秦大河介紹，中國(guó)科學(xué)家預(yù)估了未來(lái)中國(guó)氣候的變化：第一，中國(guó)氣候?qū)⒗^續(xù)變暖。到2020至203O年，全國(guó)平均氣溫將上升1.7℃；到2050年，全國(guó)平均氣溫將上升2.2℃；當(dāng)大氣中二氧化碳濃度加倍時(shí)，全國(guó)平均氣溫將上升2.9℃。第二，中國(guó)氣候變暖的幅度由南向北增加。到2030年，中國(guó)西北地區(qū)氣溫可能上升1.9-2.3℃。第三，中國(guó)不少地區(qū)降水出現(xiàn)增加趨勢(shì)，東南沿海增加值最大。長(zhǎng)江中下游地區(qū)出現(xiàn)變干的趨勢(shì)，華北和東北南部等一些地區(qū)出現(xiàn)繼續(xù)變干的趨勢(shì)。

　�。ㄋ模�廣泛應(yīng)用生物技術(shù)，發(fā)展基因工程

　　生物技術(shù)在培育能源作物，培育高效酶微生物方面大有作為。國(guó)外用轉(zhuǎn)基因方法獲得柴油油菜新品種；用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得分解秸稈纖維生產(chǎn)酒精的工程菌。轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于能源作物和能源微生物上，不受基因標(biāo)識(shí)的限制，而應(yīng)用在食物方面要求標(biāo)識(shí)，因而受到很大限制。為了促進(jìn)學(xué)科發(fā)展，生物技術(shù)可選擇能源作物和能源微生物方向大力研究和應(yīng)用。

　　三、實(shí)施能源農(nóng)業(yè)的重大工程

　�。ㄒ唬┱託庥�(jì)劃

　　沼氣是有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件下，經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵生成以甲烷為主的可燃?xì)怏w。沼氣發(fā)酵過(guò)程可分為兩個(gè)階段，即不產(chǎn)甲烷階段和產(chǎn)甲烷階段。沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的三種物質(zhì)，一是沼氣，以甲烷為主，是一種清潔能源；二是消化液（沼液），含可溶性N、P、K，是優(yōu)質(zhì)肥料；三是消化污泥（沼渣），主要成分是菌體、難分解的有機(jī)殘?jiān)�和無(wú)機(jī)物，是一種優(yōu)良有機(jī)肥，并有土壤改良功效。沼氣的生成物有很高的應(yīng)用價(jià)值。很多人稱(chēng)：“沼氣百利，而無(wú)一害”。

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