小秸稈大產業，助力碳中和

陳淑蓮

農作物的春華秋實，一半在籽實，一半在秸稈。

中國自古以來就是農業大國，自然也是秸稈生產大國。據統計，2019年我國秸稈產量為8.65億噸，作為農業生產的后續問題，這樣一個龐大的數字隨著我國糧食產量的逐年增加而遞增，與此同時，不合理的秸稈利用既浪費資源又污染環境。2020年，我國承諾將力爭2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和，這樣的時代大背景賦予了秸稈資源新的歷史使命。秸稈綜合利用是推進節能減排的一項重要手段，農業農村減排固碳是實現碳達峰碳中和的重要舉措，也是潛力所在。

近日，中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所（以下簡稱中國農科院環發所）種植廢棄物清潔轉化與高值利用團隊在秸稈等農業廢棄物共熱解轉化技術上取得新突破，闡明了共熱解過程中相互促進-抑制作用機制，提出了農業廢棄物清潔轉化利用技術路徑，相關研究成果發表在《清潔生產（Journal of Cleaner Production）》上。為此，本刊記者采訪了中國農科院環發所研究員姚宗路，就如何通過科學合理利用，將秸稈“變廢為寶”，在提升農業農村減排固碳能力同時，促進農業綠色低碳循環發展展開探討。

被忽視的秸稈產業

“回到田里做肥料、喂給牛羊做飼料、做飯取暖做燃料、種植蘑菇做基料、還有造紙做原料。”這段生動描述秸稈用途的小口訣，來自中國農科院環發所趙立欣、姚宗路主編的《秸稈清潔供暖技術》一書。對于生活在都市里的人而言，秸稈既熟悉又陌生，很難形成較為立體的印象。這本科普讀物深入淺出為讀者們展現出了在秸稈綜合利用過程中，如何利用不同技術生產清潔能源，從而達到減少排放、增加碳匯，同時又使企業獲益、農民增收、減輕國家財政補貼壓力。

2019年，我國秸稈產生量8.65億噸，實際上可收集量為7.31億噸，實際利用量6.34億噸，其綜合使用率從2015年的80.1%增加到2019年的86.7%。從數據中足以看出，秸稈產業是一個被忽視已久的新興產業，更是一個大有可為的大產業。

近年來，中國在秸稈資源綜合利用方面已取得了顯著成效，但也存在利用率低，秸稈加工產業鏈條短以及加工產業布局不合理等不足之處。尤其在過去很長一段時間里，還田是秸稈綜合利用的主要方式，生產上廣泛采用的秸稈覆蓋還田和淺旋還田，大多存在著秸稈腐解慢、土壤消納能力差、土壤有機質提升效果不佳等問題，致使農民面對量多體大的剩余秸稈處于“還不下、無處放、不讓燒”的尷尬處境。此外，秸稈量多體大，“收、運、儲”體系不完備，離田成本高，成為制約秸稈產業發展的瓶頸。

秸稈等農業廢棄物是寶貴的資源，中國農科院環發所開展了長期研究，通過科學合理利用，秸稈、畜禽糞便等廢棄物可生產生物天然氣、成型燃料、燃燒發電等可再生能源，可以抵扣生產生活使用的化石能源的排放，助力碳達峰、碳中和。同時，發展秸稈產業可以加固農業循環經濟的鏈條，拓展農業產業的發展空間，增加了農民收入和農業發展的可持續性。鼓勵和引導秸稈產業的發展，對于提高我國農業資源綜合利用水平，保護生態環境，加快農業循環經濟和低碳農業發展具有重要意義。

秸稈綜合利用的技術路徑及最新進展

農業生物質能是指以秸稈、畜禽糞污等農業廢棄物為主要原料轉化的生物質能，是促進農業廢棄物資源有效利用的重要途徑，既能解決農業廢棄物的環境污染問題、減少因焚燒或無序堆放排放溫室氣體，又能夠替代化石能源減排CO2、提升土壤固碳能力，是可再生、可持續的零碳或負碳的能源技術。秸稈作為能源使用的方式很多，可以轉化成型燃料、沼氣、熱解氣等，不同地域利用方式有所不同。

熱解炭氣聯產技術是秸稈在絕氧或低氧環境下被加熱升溫（500～600°C），引起分子內部分解產生熱解氣和生物炭。在農業廢棄物生物質熱解炭氣聯產技術的最新研究中，中國農科院環發所將農業廢棄物與低品質煤共熱解，從共熱解各相產物分布、生物炭性能表征，以及共熱解過程中能量平衡、經濟效益、環境效益和社會效益等各個方面開展了綜合分析。結果表明，農膜的加入降低了共熱解反應活化能，提供了C、H元素，有效提升了熱解油的產率和品質，低品質煤的加入促進了中間產物與水蒸氣的重整反應，提升生物炭的產率和熱解氣品質。據測算，在河邊邢臺建設的示范工程，每年生產的生物炭和熱解氣可替代1100噸標準煤，減排1720噸CO2，具有較好的社會環境效益。研究結果為農業廢棄物清潔轉化、農村地區清潔供暖提供了有效的技術路徑。

除了生物質熱解炭氣聯產技術，秸稈捆燒也是秸稈較為常見的處理方式。在糧食收獲后，將田里松散的秸稈打成捆，在專門的生物質鍋爐中燃燒，通過高效換熱技術實現清潔供暖。近期，秸稈捆燒清潔供暖技術裝備研發也取得新進展，圍繞秸稈打捆、高效燃燒、污染物脫除等關鍵技術，通過搭建秸稈半氣化捆燒仿真平臺，研發出高效低排放燃燒技術，開發出秸稈捆燒清潔供暖鍋爐，建立了示范工程。據第三方檢測，鍋爐熱效率可達85%左右，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物分別在30mg/m3、10mg/m3、200 mg/m3以下，明顯優于GB 13271-2014《鍋爐大氣污染物排放標準》。從提質增效情況來看，新的技術裝備降低了取暖成本。在遼寧鐵嶺秸稈捆燒供暖的取暖費約19.8元/m2，明顯低于煤炭（約25.2～28元/m2），供暖成本降低20%～30%。此外，秸稈捆燒供暖技術的二氧化碳排放僅為煤炭供暖的1/10，為農村碳減排、碳中和做出了貢獻。

成型燃料技術是將松散的秸稈擠壓成不同形狀的燃料，有顆粒燃料、塊狀燃料、棒狀燃料三種。與松散的秸稈相比，具有體積小、密度大等特點，便于運輸和貯存。其燃燒效率高，又干凈，密度相當于中質煙煤，使用時火力持久，可以直接替代煤炭，進行發電、供熱、取暖、做飯，是一種清潔環保的能源。截至2019年底，我國秸稈成型燃料加工點共2360處，產品主要用于中小型鍋爐供熱、發電和村鎮炊事取暖用能等。

秸稈也可以通過微生物厭氧發酵產生沼氣，常見的有濕法發酵、干法發酵和干濕耦合發酵三種方式。產生的沼氣可以用于炊事，也可以通過沼氣熱水鍋爐生產熱水進行集中供暖，或通過壁掛爐分散供暖，還可以通過沼氣發電機發電。此外，沼氣還可以被提純為生物天然氣，進入天然氣管網，用于居民供氣或者車用燃氣。2019年，以農業廢棄物為主要原料的沼氣工程10.265×104處，總池容2197.81×104 m3。

生物質能潛能巨大

2019年，全國能源化利用的秸稈量約為5025.4萬噸（不含傳統散燒），其中：成型燃料、生物質發電、規模化沼氣/生物天然氣分別占48.4%、27.8%和16.4%。農業生物質能既能作為清潔可再生能源替代化石燃料推動能源碳強度下降，又能通過副產物還田利用形成土壤碳匯實現負碳排放，減排固碳潛力巨大。據測算，基于現有技術水平及前沿技術進展，能源結構變化情景下，如果稈綜合利用率達到90%，減排約1億噸二氧化碳當量，未來潛能巨大。姚宗路認為目前還存在著一些問題，如秸稈綜合利用減排固碳關鍵技術使用復雜，成本高，難以快速推廣;部分技術操作繁瑣，使勞動力投入或生產成本均有所增加，需要依賴國家財政補貼，限制了其應用推廣。“秸稈綜合利用屬于民生工程，不應以盈利為導向，還需要更多國家層面支持。”姚宗路說道。

關于秸稈綜合利用的進一步研究，姚宗路認為要從三個方面來加強，一是要根據不同地區的氣候條件、耕作方式和土壤特性等推廣秸稈還田技術模式，實現科學還田，提升土壤有機質含量，增加土壤碳匯;二是秸稈能源化利用減排潛力很大，要繼續加大政策保障，強化激勵措施，發揮好抵扣化石能源排放的作用;三是要提高秸稈利用產品附加值，開發高值產品，探索秸稈產業化利用新模式，助力碳達峰、碳中和的同時，把秸稈產業列為推進鄉村振興和加快農業農村現代化重點工作，真正讓小秸稈變成大產業。