同江市生物質能源利用現狀探討

李秋筠

（黑龍江省三江環境監測站，黑龍江同江156400）

目前，隨著全球經濟的快速發展，能源消耗加劇，傳統的化石類能源數量越來越少。同時，化石類能源的使用會給環境帶來巨大的壓力。如煤炭的燃燒、石油類的使用，不但在開采時，會給生態帶來一定的影響，在使用時也會排放出大量的污染物，如煙塵、二氧化硫、氮氧化物、碳氫化合物、有機烴類等物質。如何改變能源結構，改變能源生產和消費結構，發展循環經濟，建立可持續發展的資源利用方式，減輕資源和環境壓力，成為當今社會面臨的難題，也為生物質資源的利用帶來了巨大的機遇[1，2]。

同江市地處三江平原腹地，轄5鎮5鄉，總人口30萬，幅員6 300 km2，境內有黑龍江省洪河農場、濃江農場、前進農場、鴨綠河農場、青龍山農場和勤得利農場等6個國有農場，轄區內耕地面積38萬hm2，其中同江市市屬耕地面積為14.7萬hm2，農場所屬耕地23.3萬hm2，主要農作物有大豆、水稻和玉米，是國家級農業標準化示范縣。糧食生產的同時，產生大量的農林固體廢棄物，如玉米秸稈、水稻秸稈、稻殼、玉米芯等。這為同江市發展生物質循環產業提供了良好的原料基礎。

1 生物質與生物質能介紹

1.1 生物質

生物質[1]是指植物通過自身的光合作用，形成有機質并進行積累，同時，生物通過食用植物光合作用形成的有機質，自身及其排泄物也可稱為生物質。目前循環經濟可用的生物質主要包括動物有機質（如自然及人工飼養的動物、微生物）、植物有機質（樹木及修剪的剩余物、草類、農業生產的秸稈、玉米芯等）、農業生產、生活廢棄物（如禽畜糞便等）。

1.2 生物質能

植物在光合作用時，將光能轉化為化學能并將其貯存身體中，動物和微生物通過食用植物將植物中貯存的能量進行轉化，變為自身需要的能量。植物及動物中貯存的能量統稱為生物質能。植物進行的光合作用如下所示：

由化學式可以看出，生物質能直接或者間接來源于太陽能，因此可以看做是不竭的能量來源。同時，光合作用積累的能量在使用時，具有可循環、低污染的特點，同時，污染物排放量與植物光合作用的吸收量相等，不增加污染物的產生量。

2 同江市生物質能源利用現狀

目前，同江市生物質種類主要有農業種植廢棄物（如玉米秸稈、玉米芯、稻草、稻殼等）、農產品在加工過程中產生的廢棄物（如食用菌生產使用的菌棒，玉米加工產生的米糠等）、禽畜養殖業產生的糞便等。

目前，同江市生物質綜合利用率較低，水平不高。秸稈等生物質大量被燃燒或者還田，少數利用稻殼燃燒提供生產動力。在秋季，大量秸稈的燃燒，使能見度降低，污染環境的同時，也為交通出行帶來一定的危險。

3 同江市生物質能利用的可行性

3.1 秸稈的綜合利用

同江市是水稻、玉米和大豆的主產區，每年會產生大量的秸稈。農林秸稈具有含硫量低、灰分低等優點。同等質量的秸稈和煤炭在燃燒時，秸桿灰分和氮氧化物、二氧化硫等的排放是煤炭的十分之一甚至更低，對緩解局部大氣環境污染具有一定的作用。同時，秸稈燃燒的剩余物中含有較高的營養成分，如氮、磷、鉀等植物所必須的元素，也可以調節土壤的酸堿度，改良酸性土壤，提高土壤的pH值，增加土壤的透氣性。

目前秸稈的利用主要有燃燒、生物乙醇、秸稈人造高密度板和綜合利用等。

3.1.1 直接燃燒

玉米和大豆秸稈燃燒技術已經相當成熟，技術和工藝可滿足秸稈利用的發展需要。但是，由于秸稈供應的季節性特點，夏季和秋季供應量相對緊張，這為大規模利用其發電帶來不利條件。同時，稻草含有機硅量較大，在燃燒時，會出現掛膛的現象，給出渣帶來不便，也是需要解決的問題。秸稈燃燒后的剩余物可進行測定，調節氮、磷、鉀等元素，生產復合肥，達到綜合利用的目的。

3.1.2 生產生物乙醇

乙醇作為燃料使用具有原料來源豐富、積碳含量少、動力性能好等優點。目前，我國的乙醇仍以玉米發酵為主，制約了乙醇產量的提高[3]。秸稈中含有纖維素、半纖維素等糖類物質。李陽[4]等利用液化技術進行秸稈生產乙醇實驗，取得了較好的效果。

3.1.3 綜合利用

將秸稈粉碎后進行烘干進入反應器，通過調節一體化設備的參數，綜合利用秸稈。進入設備后，高溫下秸稈干餾出可燃氣體，在凈化時，改變溫度和壓力，收集不同溫度下的餾分，得到焦油、木醋液等副產物。凈化后的可燃氣體可廣泛應用于生產生活，焦油和木醋液也是市場大量需求的產品。干餾后的剩余物，通過密閉高溫，生產出木炭，達到秸稈的綜合利用目的。

3.2 玉米芯的利用

玉米芯是生產糠醛的主要原料。目前，玉米芯生產糠醛的技術已經較為成熟，糠醛是重要的化工原料，用途非常廣泛，同江市玉米芯產量較大，可滿足生產需要，也為同江市開展糠醛下游產品生產提供了原料，可大力促進經濟的發展。

3.3 米糠的利用

米糠是稻米加工過程中的副產物。三江平原水稻種植業技術水平較高，水稻產量較大。水稻加工的同時，會產生大量的米糠，對其進行壓榨或浸出，可生產出米糠油。精煉后的米糠油還能有豐富的維生素VE、磷脂和谷維素等幾十種天然生物活性物質，是特別珍貴的健康食用油。

3.4 禽畜糞便的利用

禽畜糞便中含有大量的有機質，同時也含有大量的營養元素。目前，同江市仍以丟棄為主，只有少量用于生產沼氣[5]。據測算，1 kg的沼氣替代相應煤燃燒后CO2的減排量為0.33 kg。同江市應大力發展禽畜糞便生產沼氣產業，提高禽畜糞便的利用率，使用沼渣生產有機食品，利用緊鄰俄羅斯市場優勢，將蔬菜出口創匯，即利用廢棄物資源，也為同江市帶來經濟效益。

4 結束語

秸稈等生物質資源的利用方式還很多，如秸稈等生產高密度板、生產生物質纖維、生物質柴油等。同江市每年的生物質產量較大，應合理高效地利用廢棄的秸稈等生物質，保護環境，提高資源的利用率，發展循環經濟。

[1]劉宇剛.關于利用生物質能的思考[J].佳木斯大學學報：自然科學版，2005，23(3):443-445.

[2]李俊峰，王仲穎，梁志鵬，等.我國未來可再生能源開發利用的戰略思考[J].中國能源，2004(03):5-11.

[3]宋安東，裴廣慶，王風芹，等.中國燃料乙醇生產用原料的多元化探索[J].農業工程學報，2008(3)：302-307.

[4]李陽，孫巖峰，張玉蒼，等.玉米秸稈制乙醇預處理新工藝——液化技[J].食品科技，2009，34(9):123-127.

[5]陳勇，夏來慶.陳澤智.沼氣燃料熱化學分析及沼氣發動機性能評價[J].中國沼氣，1998(02)：8-10.