秸稈的回收和利用研究

楊 帥 王丹丹 孫奇昊 王有慧 劉子源 王亞群

（沈陽工學院 遼寧 撫順 113122）

當前我國每年產生的秸稈資源中，有87%的秸稈未被利用，并且有很多秸稈以現場焚燒的方式被處理。這樣秸稈處理不僅是一種巨大的資源浪費，而且還引起了很大的環境問題。合理引導人們綜合利用廢棄秸稈不僅是一項重大的惠農舉措，從政策角度和建設回收物流體系的角度來看，也具有巨大的經濟效益[1]。應對上述難題的重點在于增加作物秸稈的綜合開發利用途徑。作物秸稈是農業生態系統中一種難能可貴的生物質能源，它不僅含有大量的有機物質，也是一種粗糧。農作物秸稈資源的經濟健康有效利用不僅能提高農民收入，避免生態環境破壞、節約能源，對于加快農業經濟的可持續發展還具有里程碑式意義。

1 秸稈回收和利用現狀

目前我國農作物秸稈綜合利用率為90%，其中秸稈肥料化利用率接近51%，飼料化利用率為20.2%，燃料化利用率為13.69%，基料化利用率為2.43%，原料化利用率為2.47%。在農作物秸稈肥料化利用中，主要以直接還田為主，占比達39%左右，農作物秸稈堆肥處理占比為12%左右。我國作為農業生產大國，每年有大量的農業廢棄物產生，對農業廢棄物的處理系統需求極大。從現有情況看，我國陸續推出許多規劃和指導意見，意在推動我國傳統農業廢棄物資源的經濟環保利用，而且相繼得到了國家的財政資金支持。農業廢棄物如何合理利用已成為我國鄉村發展的重中之重。特別是黑龍江、吉林、遼寧三省所在的東北地區，農作物秸稈資源的年產量非常大。從大局上看，黑龍江省種植區的玉米、水稻和大豆等常見作物資源的種植量顯著高于吉林和遼寧。數據顯示，2019年東北地區農作物生產總量超過2 億t，其中黑龍江省作物秸稈生產總量占比近50%，作物秸稈資源的合理經濟環保利用對該地區農業經濟發展具有錦上添花的作用[2]。

從中國農業勞動者對農作物秸稈利用的發展看，在農業生產水平不高、國民生產總值低、秸稈數量少的情況下，秸稈小部分被用來喂養牲畜，還有一部分用于堆肥，絕大多數被用于家用取暖做飯。隨著農業經濟生產的不斷向前發展，自20 世紀80 年代至今，我國糧食生產總值不斷增加，秸稈數量大幅提升，農村經濟持續向前推進，農民生活質量大幅提升，煤和液化氣逐漸進入農戶家中，大部分農戶不再把秸稈作為生活燃料，作物收獲后許多秸稈被堆放在田間地頭。彼時大多數農戶靠的是牲畜或小型機械耕田，田間地頭堆積的秸稈又給耕種帶來一定麻煩，所以人們只能就地焚燒處理?！笆晃濉币巹澃l布之后，以農林廢棄物為原料的生物質能源的開發利用力度逐漸加重，并取得了顯著的進步和一定的優勢地位。

2 秸稈綜合利用途徑

2.1 生物質能源發電技術。生物質發電是利用生物質所具有的生物質能進行的發電，是可再生能源發電的一種，包括農林廢棄物直接燃燒發電、農林廢棄物氣化發電、垃圾焚燒發電、垃圾填埋氣發電、沼氣發電。隨著我國生物質發電方式的進步，自2003 年以來，國家批準了河北、錦州、山東和江蘇秸稈發電企業，并相繼出臺《中華人民共和國可再生資源法》《電網企業全額收購可再生能源電量監管辦法》 《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》等一系列政策，大力推行可再生能源的開發利用[3]。

2.2 生物燃料。壓縮燃料的生產簡單地說就是利用生物質致密化技術來處理秸稈等，使秸稈等農林廢棄物成為致密的燃燒材料，并且還將成型的燃料處理成機器制炭。這項研究技術對秸稈回收利用來說具有非常可觀的經濟效益和環境管理效益。

2.3 生產生物乙醇技術。生物乙醇是指通過微生物發酵將生物質轉化為燃料酒精，它可以單獨使用或與汽油混配制成乙醇汽油作為汽車燃料[4]。2007 年全球生物燃料工業酒精的生產總量近8 000 萬t，美國和巴西是燃料工業酒精產量非常多的國家，產量分別約為4 000 萬t 和2 000 萬t。目前，我國現代生物燃料乙醇產量約為260 萬t/年，僅占中國全球經濟總產量的3%，仍然有較大的發展空間。

2.4 裂解技術。農林廢棄物通過快速熱裂化工藝，得到的液體燃料(生物油)具有易儲存、易運輸、能量密度高、使用簡單的特點，不僅可直接燃燒，還可優化為柴油或汽油作為動力燃料，或用來提取化工產品。

3 我國秸稈回收利用中存在的問題

3.1 生物質能利用技術存在不足。首先，從目前的發展來看，由于原材料成本高，我國許多類型的生物質能利用方式都面臨原材料瓶頸。比如生物質能發電技術原料生產成本占總成本70%以上，生物柴油的原料成本占市場成本的比例也相對較高。此外，糧食等原材料的成本也在不斷地提高，因此，生物質的轉化成本仍然很高，其價格優勢正在逐漸下降。其次，生物質能源轉換技術仍需改進。即使我國對生物質能方面的關注度持續增加，但其研制研發方向大多集中在熱化學轉化和微生物轉化方面，其它更有效的技術(例如水解法)仍在研究中。同時，生物質生產技術的集成和自動化發展程度還不高，制約該技術發展的因素還有我國農村地區道路交通受阻等問題。

3.2 秸稈還田技術有待進一步提升。雖然秸稈是不可或缺的生物質能的原材料，但以我國現在情勢看，我國對秸稈擴大利用途徑的研究前途漫漫，還需努力。從秸稈作用看，秸稈作為燃料，它具有密度低、儲存空間大的特點；作為飼料，具有成分獨特、纖維素含量高、碳含量高、氮含量低的特點；作為工業原料，具有采購、運輸成本高，市場競爭力弱的特點。從產業角度看，遼寧省撫順市秸稈產業化程度很低，產業鏈短、規模小，難以大量加工秸稈。因此，目前秸稈還田仍是最經濟的處理方式。從整體布局來看，我國秸稈還田技術正處于研發上升階段，傳統方式的秸稈還田方法需要人們投入大量工作。針對目前我國秸稈機械化還田方式中存在的不足和現行狀態，可推行如下舉措：①在中國大部分地區，秸稈機械化還田方式的推行是大部分農業人群所密切關注的，可以通過開發新的復式作業農業生產機具，慢慢地代替原有的單項工程作業機具，增快我國機械秸稈還田的效率。②秸稈還田技術是保護環境、改善土壤質量、提高土地利用效率的重要途徑，在全國推廣秸稈還田技術尤為必要。例如在宣傳方面，通過加大宣傳，禁止農民焚燒秸稈，提高農民的環保意識。在政策方面，農業部門要堅決支持秸稈還田等方面的相關工作，加強對秸稈還田方式方法的指導，保證機械化秸稈還田的推廣應用。在資金管理方面，農業生產部門要增加資金扶持力度，對秸稈還田方式得當的農民給予相應的獎勵，使更多的農民更情愿去實行秸稈還田。

4 我國秸稈回收利用未來發展方向

秸稈綜合利用技術逐漸成熟，未來發展的方向有：秸稈直接回田，培肥耕地；過腹還田，發展養殖業；秸稈作為原料，生產生物活性有機肥；秸稈發電等。

廢棄秸稈轉化為生物質前景是十分樂觀的。石油資源的減少使國際原油價格不斷上調，于是將廢棄秸稈轉化為生物質汽油和柴油的技術引起了社會的廣泛關注。該技術利用了秸稈碳水化合物的性質和木質素的原始化學結構，通過調節反應條件，形成高度反應性的自由基，使得聚合物可以重組，以獲得汽油和生產柴油燃料的餾分[5]。擁有這項研究技術的企業可以將秸稈轉化為生物質汽油和柴油，這對中國石油和化學工業具有重要作用，將會為社會發展提供新的動力。因此，將秸稈轉化為生物質燃料和柴油對我國社會經濟發展具有重要意義，符合我國可持續發展的戰略理念。

5 結語

農作物秸稈是農業生態系統中一種寶貴的生物質能源。秸稈對于牲畜來說是一種粗糧，同時也含有大量的有機物質，具有很多用途，并且可以再生。農作物秸稈資源的合理回收利用對促進農民增收、保護生態環境、節約資源和促進農業社會經濟可持續發展具有重大意義。利用廢棄秸稈轉化的生物質能源是一種可再生的清潔環保能源，通過對秸稈能源化再利用的研究，可以對我國的能源結構進行改良，降低我國能源短少的壓力，減少溫室氣體的排放，改善環境質量，所以，秸稈資源再利用能夠為我國的經濟健康穩定發展做出貢獻。秸稈的綜合利用是有利于人類社會文明健康發展的重要舉措，需要大家積極配合。并通過完善相關法規，明確執法主體，嚴格執法責任，進一步宣傳貫徹落實《秸稈禁燒和綜合利用管理辦法》等法律法規。各地方可結合本地實際，制定切實可行的措施，如加強農作物秸稈集中露天焚燒的執法檢查，禁止在田間、林帶隨意露天焚燒農作物秸稈，禁止任何單位和個人在高速公路沿線、風景名勝區、城市郊區、機場周邊等重點區域焚燒秸稈；建立秸稈綜合利用獎勵基金賬戶，獎優罰劣。通過層層簽訂責任狀，嚴格實行責任追究制度，確保工作落實[6]。