農業廢棄物資源化利用現狀及前景展望

葛磊

[摘要]農業廢棄物是富有價值的可回收資源，其資源化利用水平有待提高，我國農業廢棄物資源化利用朝著多元化方向發展，按照應用方向可以分為肥料化、飼料化、能源化、基料化、原料化。分析農業廢棄物資源化利用現狀，并對其前景進行了展望。

[關鍵詞]農業廢棄物;資源化利用;前景展望

[中圖分類號]X703[文獻標識碼]A

引言

我國是世界上最大的農業國家之一，隨著現代農業快速發展，農業技術裝備水平不斷提高，我國農業產量產能得到了巨大提升，隨之大量農業廢棄物不斷產生。一般來講，農業廢棄物指得是在整個農業生產和再生產環節過程中產生的非產品型產出，可以分為四種類型。其一為農業生產廢棄物，主要為秸稈、枯枝落葉、廢舊地膜、廢棄農藥化肥包裝物等;其二為農業加工廢棄物，如蔗渣、甜菜渣、土豆渣等在農產品加工過程中產生的廢棄物;其三為畜禽廢棄物，如畜禽糞便、病死畜禽等;其四為農村生活廢棄物。據統計，我國每年產生秸稈近9億t、稻殼8000萬t，約1/4未能資源化利用;每年產生蔗渣700萬t，綜合利用低效;每年產生畜禽糞污約38億t，綜合利用率不到60%。

農業廢棄物具有量大面廣、種類繁雜、可再生、可利用、地域性顯著等特點，往往隨意堆放、肆意焚燒、并且易腐敗變質，給周邊城鄉生態環境造成了嚴重的危害。為此國家出臺了一系列農業廢棄物資源化利用的政策和辦法，促進農業廢棄物的高效化、無害化和資源化利用。農業廢棄物的合理資源化利用不僅能夠有效解決農業環境污染問題，保障美麗宜居鄉村的建設，還可以促進農業結構調整，助力農業可持續發展和農業供給側結構性改革。

1? ? 農業廢棄物資源化利用現狀

目前，我國農業廢棄物的資源化利用朝著多元化方向發展，其中按照應用方向可以分為肥料化、飼料化、能源化、基料化、原料化。按照技術屬性可以分為微生物技術、物理化學技術、材料工程技術。

1.1? ? 肥料化

由于多年來掠奪式的土壤利用方式導致土壤越來越貧瘠，可耕性越來越差，將農業廢棄物進行肥料化，通過直接還田或間接還田的形式，將其歸還到土壤中，不但可以顯著增加土壤有機質、提升土壤養分，還能夠對土壤進行改良和修復，是具有良好的經濟、社會效益價值的廢棄物資源化利用的一種做法。

農業廢棄物肥料化的方式主要有機械化直接還田、覆蓋還田、快速腐熟還田、稻麥雙套還田、堆漚還田、加工有機肥等。

目前，農業廢棄物進行肥料化還是以直接還田為主，利用直接還田或簡易堆肥雖然可以解決當地環境污染的問題，但應用價值較低，存在低效利用的問題。將農業廢棄物如秸桿、畜禽糞污、蔗渣、糖廠濾泥等通過好氧堆肥處理，通過應用先進工藝技術手段提升好氧堆肥機械化、環保化、高效化水平，提升產品高質化、多樣化、多功能化，是提升農業廢棄物肥料高值化的最佳過程。

我國資源大分布廣種類多的農業廢棄物為好氧堆肥工藝提供了優良原料和輔料。好氧堆肥指的是在一定的濕度、溫度等可控條件下，有機物被好氧微生物分解，病原體被殺滅，進而形成穩定的腐植類物質，是無害化有機肥料的一種生產方式，產品可以用于生產商業有機肥、復合肥、土壤改良劑，是實現藏糧于地的最佳工藝。好氧堆肥的工藝流程主要有材料篩選、原料預處理、發酵與陳化、產品加工等幾大步驟，其中發酵工程為好氧堆肥的核心工程。例如以山核桃殼、鋸末、枯枝落葉、藥渣等植物類農業廢棄物為原料，通過好氧堆肥工藝，其產品不僅富含氮、磷、鉀及多種礦質元素，并且具有良好的持水、透氣和吸附能力，可以促進團聚體形成，降低土體容重，增加土壤孔隙度，使土體中的水、氣、熱狀況得到優化。

1.2? ? ?能源化

植物源農業廢棄物大都由植物光合作用直接或間接產生，相比于典型的化石燃料，具有可再生周期短、量大面廣、價格低廉的優點。目前對農業廢棄物的能源化利用不僅可以利用生物質燃燒發電技術直接獲取能量，還可以通過將其轉化為生物柴油、成型燃料、沼氣等生物質儲能燃料。

生物質發電技術是處理農業廢棄物最直接、處理量最大、最易實現工業化和產業化的一種技術途徑，按其工業技術可以分為生物質直接燃燒發電技術、生物質與煤耦合燃燒發電技術、生物質氣化發電技術三類。其中生物質直接燃燒技術就是將生物質直接代替燃煤進行火力發電的技術，主要處理對象為作物秸稈，按其燃燒類型可以分為爐排燃燒技術和流態化燃燒技術，目前均已實現農業廢棄物燃燒發電示范化、產業化。生物質與煤耦合燃燒發電技術是利用現有火力燃煤電廠的高效率設施設備，將生物質與煤進行摻混燃燒，不僅可以充分保持煤粉發電的高效率，還可以高效利用生物質資源，具有投資少、技術門檻低、技術可靠、運行靈活、發電效率高等特點。生物質氣化發電技術就是先利用氣化爐將生物質轉化為可燃氣，并通過凈化裝置去除其中的雜質后，利用燃氣設備進行發電的技術，是生物質能源化最潔凈有效的利用方法之一。

生物質成型燃料技術是農業廢棄物能源化另一個重點發展方向。植物源農業廢棄物主要有纖維素、半纖維素、木質素組成，而木質素是具有芳香特性的非晶體聚合物，具有軟化點但沒有熔點，因此在一定溫度和壓力下，軟化后的木質素可以作為內部黏合劑，將顆粒內部的纖維素和半纖維素及相鄰顆粒緊密結合，冷卻固化后即可形成形狀統一且具有一定緊實度的固體成型燃料。目前，應用生物質成型燃料技術的工藝主要有濕壓成型、熱壓成型、炭化成型這三類。農業廢棄物成型燃料具有原料面廣易得，工藝簡單易于實現產業化，產品熱效率高，且便于儲存運輸等優點。相比于化石能源煤炭，充分燃燒后的灰渣不僅不會污染環境，還由于其富含農作物需要的鉀元素，可作為肥料還田，因此具有很強的經濟、社會價值。

由于農業廢棄物中富氧，植物源農業廢棄物秸稈、麩皮等利用微生物技術，經過預處理、水解、發酵、蒸餾、脫水等步驟生產得到燃料乙醇。該生產工藝能夠實現碳的零排放，并且與糧食乙醇相比，具有綠色環保、價格低廉、可持續發展等優點。

1.3? ? 原料化利用

由于農業廢棄物來源面廣、價格低廉，可以將農業廢棄物作為許多工業的生產原料。目前，對于農業廢棄物的原料化利用方向主要有以熱解工藝制備生物炭利用方向;以糠醛、木糖醇等有機化學用品;以含硅原材料生產的硅化工原料;以分離纖維素、半纖維素、木質素為原料的纖維素功能材料。

生物炭是植物源農業廢棄物在低氧或缺氧的情況下經過高溫熱裂解后形成的一類具有高度芳香結構化的固體多孔炭質材料，具有高密度、大比表面積和發達的孔隙結構等特點，使其有著良好的吸附能力、離子交換能力、抗氧化性能和抗微生物分解性能，能夠有效改善土壤結構和理化性質、調至土壤微生物群落系統、增加土壤碳含量，已成為環境修復、土壤改良的一種新興材料。

植物源農業廢棄物中豐富的纖維性組分和高蛋白資源，可以作為原料生產人造纖維板材、造紙、發泡緩沖材料、納米纖維素等材料。例如，將作物秸稈經機械粉碎、打漿、帚化等預處理后，在發泡劑、膠黏劑等助劑的輔助作用下，混煉后經熱壓成型可制得植物纖維發泡緩沖材料。秸稈內豐富的纖維能夠促進材料內部氣泡孔的生產，并且可以通過改變工藝條件及配方比例實現對氣泡孔徑及分布的可控調節，以此實現良好的吸能抗震性能。植物纖維發泡緩沖材料制備技術具有工藝簡單、成本低廉，有著良好的產業化應用前景。

通過將木質纖維類農業廢棄物中的纖維素、半纖維素分別進行分離、提取、純化，利用改性技術將其功能化，獲得吸水樹脂、重金屬吸附劑等高附加值產品。將分離純化的纖維素通過一定的物理化學處理后可以獲得納米纖維素，納米纖維素可以用于分散劑、增強劑，納米薄膜還可以用于制備儲能材料，具有廣闊的應用前景。

1.4? ? 飼料化利用

以作物秸稈、經濟作物尾葉、蔗渣、甜菜渣等植物源農業廢棄物為原料，通過青貯、微貯、氨化等工藝將其初步降解，形成牲畜喜食的飼料產品。例如將作物秸稈進行氨化處理，利用氨水、尿素等作用破壞秸稈中纖維素、半纖維素、木質素之間的緊密結合，加速纖維素和半纖維素的分解，從而提高秸稈的粗蛋白和消化率，使原來無法利用的營養成分被充分利用，喂牛羊具有良好的效果，提高畜牧業經濟效益，并且作物秸稈也可以粉碎成草糠，作動物輔助飼料。

1.5? ? 基料化利用

農業廢棄物基料化利用是指將農業廢棄物經過微生物技術加工成能夠為動物、植物及微生物生長提供良好條件的有機固體養料。農業廢棄物的基料化應用目前主要有5種途徑分別為食用菌生產栽培基質、植物育苗及栽培基質、動物飼養墊料及微生物制劑吸附物料以及在逆境環境下用于阻斷障礙因子的物料。

2? ? 農業廢棄物資源化前景展望

目前，我國針對農業廢棄物已經出臺了一系列相關文件，根據生態環境保護和產生發展雙重驅動，將農業廢棄物資源化產業進行聯動，通過不同產業直接的相互協調作用，構建完善的資源化產業協作體系，優化產業結構，形成農業廢棄物低值高效產業先行，高值產業穩步推進的發展態勢，實現對農業廢棄物的全量化、高值化、無害化的資源運作模式。

另一方面，我國農業廢棄物種類分布不均，地域性差異顯著并且各地產業化基礎不一，因此還需要形成適應于不同地區的區域利用模式，優選重點產業。

[參考文獻]

[1] 孫振鈞，孫永明.我國農業廢棄物資源化與農村生物質能源利用的現狀與發展[J].中國農業科技導報，2006，8（1）：6-13.

[2] 陳智遠，石東偉，王恩學，等.農業廢棄物資源化利用技術的應用進展[J].中國人口.資源與環境，2010，20（12）：112-116.

[3] 彭靖.對我國農業廢棄物資源化利用的思考[J].生態環境學報，2009，18（2）：794-798.

[4] 張野，何鐵光，何永群，等.農業廢棄物資源化利用現狀概述[J].林業科學，2014（3）：64-67，72.

[5] 孫永明，李國學，張夫道，等.中國農業廢棄物資源化現狀與發展戰略[J].農業工程學報，2005，21（8）：169-173.