農作物秸稈產沼氣研究進展與展望

李耀

農業是我國的第一產業，農作物種植面積很大，農作物秸稈是農業生產中的主要副產物，例如玉米、小麥、高粱等作物，收獲之后會產生大量秸稈，秸稈中所含的能力較多，隨著農作物單產不斷提高，秸稈數量也越來越多，對秸稈進行充分利用，是現代農業生產過程中的一個重要內容。傳統的秸稈一般用于牲畜飼料、積肥還田、農村生活能源等方面，但也有一部分被浪費。我國科學技術研究不斷深入，為秸稈的充分利用、多元化利用也提供了基礎和條件，秸稈產沼氣是利用秸稈產生能源的一種新方法，沼氣可以作為日常生活能源，在人們生活過程中廣泛應用。隨著秸稈產沼氣的方法不斷簡化，對秸稈的利用率越來越高，而且操作過程越來越簡便。

1 農作物秸稈沼氣技術研究現狀

目前我國秸稈沼氣技術的研究還處于起步階段，除一體化兩相厭氧消化技術外，沒有經過鑒定的技術、工藝等都還存在一些問題。沼氣是清潔能源，常用的沼氣制備材料是畜禽糞便，我國養殖業的快速發展為畜禽糞便沼氣工程提供了一定的條件和基礎，以秸稈作為原料的沼氣工程與畜禽糞便沼氣工程相比較而言，秸稈原料受到農業生產水平、季節氣候等因素的影響較大，而且購買秸稈的價格波動比較大，可控性較差，加上秸稈沼氣工程的能耗較高，運行成本高，所以秸稈沼氣工程的發展受到的阻礙較大。我國秸稈沼氣工程主要以集中供氣為主，可以出售的產品有沼氣、沼渣，沼氣一般以福利性低價出售給村民，用于村民的日常生活，沼渣則可以做成有機肥料還田，提高土壤的肥力，為農業生產提供幫助。但是當前很多農民對沼氣工程以及相關產品的接受程度還不夠高，沒有認識到農作物秸稈的重要作用，所以在生產過程中導致很多秸稈被浪費，我國還需要進一步加強對秸稈沼氣工程宣傳，在整個農業生產過程中形成一個完整的產業鏈和體系結構，促進農作物秸稈的充分利用。

在農作物秸稈沼氣工程中，常用的方法有物理法、化學法和生物法三種。下面分別介紹。

第一，物理法。物理法主要包括機械加工法和蒸汽爆破法兩種，利用物理條件改變秸稈的形態、內部結構，從而便于微生物對秸稈進行分解，達到處理目的。以稻草為例，將稻草粉碎之后產氣的效率要比未經粉碎的高出17%左右，采用研磨和切碎方式對水稻秸稈進行處理，效果比研磨更好。物理處理法有一定限制，而且工作強度較大，能耗高，對設備的要求較高，所以一般作為預處理的第一步，和其他方法結合使用，不會單獨使用物理法對秸稈進行處理。

第二，化學法。化學法指的是借助各種化學物質對秸稈進行處理，從而產氣的過程，常用的化學處理法有酸處理、堿處理和氧化劑處理三種。其中酸處理是利用酸性物質對纖維素原料進行水解的過程，堿處理是通過生化反應將秸稈中的木質素去除，打開纖維素和半纖維素的晶體結構，從而使得纖維素和半纖維素可以得到高效利用。當前常用的化學處理試劑有Ca（OH）2，氨、氨水和尿 素等，有實驗證明，使用濃度為10%的鹽酸對水稻秸稈進行處理，秸稈厭氧消化之后的產氣量和甲烷的含量都有提升，甲烷含量更是提高到70%左右。雖然化學處理法的處理效果較好，但是在處理過程中會對環境產生污染，尤其是各種酸堿試劑的濃度越高，其污染也越嚴重，這是秸稈沼氣工程中必須要注意的問題。

第三，生物法。生物法指的是通過微生物的降解能力對秸稈進行分解處理的過程，一般使用好氧微生物菌群，使秸稈更利于厭氧消化菌群的分解和利用。生物法相對于物理法和化學法，操作過程更加簡單，設備要求不高，而且整個反應過程比較溫和，能耗較小，對環境也不會帶來太多污染，是近年來秸稈沼氣工程研究的重點內容。在生物法中使用較多的菌類有白腐真菌、黃孢原毛平革菌、變色栓菌、芽孢桿菌等。

第四，其他處理方法。除了以上三種比較常用的秸稈處理方法之外，還有一些其他的處理技術，例如超聲波與稀堿法聯合預處理法、青貯預處理法等，這些方法都能對秸稈進行預處理，提高秸稈的厭氧消化效率、產氣能力。

當前我國很多農村地區的經濟發展越來越迅速，農民的觀念也不斷改變，為沼氣工程的發展提供了良好的基礎。

2 秸稈沼氣工程的發展

2.1 多元化轉變模式

沼氣工程是未來能源領域的重要研究內容，從原來的動物糞便產氣到使用農作物秸稈為原料產氣，沼氣工程的原材料范圍得到了拓展，隨著農業生產水平不斷提升，在未來發展過程中也可以加強對沼氣工程的多元化發展模式的研究，秸稈沼氣工程中可以逐漸改變以秸稈作為單一的原材料的生產模式，可以加入一些其他的材料，例如生活垃圾，或者對動物糞便進行綜合利用，節約成本的同時還能保護環境。

2.2 改變經營管理模式

秸稈沼氣工程作為一項能源工程，必須要與社會的發展保持一致，要徹底改變傳統的經營管理模式，逐漸向專業化、產業化方向發展。各個部門要逐漸實行專業化的崗位責任制和CDM管理機制，對沼氣生產、沼氣工程產品的銷售等進行規范，促進整個行業實現規范化發展，利用沼氣緩解能源危機問題。

2.3 促進沼氣產品的推廣

在環境問題越來越嚴重的時代，環境保護已經成為一個全球新問題，沼氣是環保型能源，隨著秸稈沼氣工程的不斷推進，應該要建立完整的市場營銷推廣體系，對沼氣產品進行推廣和宣傳，讓更多群眾知道沼氣產品的作用，改變傳統的粗放式生產生活模式。尤其是在農村地區，要加強宣傳，利用價格低廉的沼氣產品徹底改變村民的生活質量。