開發(fā)生物質(zhì)能 發(fā)展能源農(nóng)業(yè)

作者: 路 明收錄來源: 中國新能源網(wǎng)
【摘要】農(nóng)業(yè)是人類以固定、轉(zhuǎn)化太陽能，獲取農(nóng)產(chǎn)品為目的的生產(chǎn)活動。種植業(yè)以固定太陽能為主，利用綠色植物進行光合作用，將無機物合成為葡萄糖、淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)等有機物,種植業(yè)又叫初級生產(chǎn)。

一、能源農(nóng)業(yè)的概念和利用方式

　　農(nóng)業(yè)是人類以固定、轉(zhuǎn)化太陽能，獲取農(nóng)產(chǎn)品為目的的生產(chǎn)活動。種植業(yè)以固定太陽能為主，利用綠色植物進行光合作用，將無機物合成為葡萄糖、淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)等有機物,種植業(yè)又叫初級生產(chǎn)。在光合作用中，每固定1克分子CO2，大約吸收209.3×104J的日光能，光合產(chǎn)物中有46.9×104J的能量以化學能的形式固定下來。其余的162.4×104J的能量在固定CO2過程中,以熱能的形式消耗掉了。由于人類培育了高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物品種，為植物生長創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中植物固定太陽能的效率大幅度提高。植物光合作用效率，一般在肥沃地區(qū)可達到1％－2％，在貧瘠荒涼地區(qū)僅0.1%，人工精心管理的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)有過6%－8％的記錄。[1]養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)則是以轉(zhuǎn)化太陽能為主,又稱次級生產(chǎn)。養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)的動物產(chǎn)品（肉、奶、蛋、毛、皮等），在轉(zhuǎn)化過程中大量的能被消耗掉了,一部分以糞便形式排出，一部分能量以尿和氣體（甲烷、氫）能形式排出。在農(nóng)產(chǎn)品加工中，除了提取主要產(chǎn)品外，還有大量的能量在排出的廢水、廢物中。農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化過程中的畜禽糞便，農(nóng)產(chǎn)品加工排出的廢水、廢料都可作為生物質(zhì)能源加以開發(fā)利用。

　　所謂能源農(nóng)業(yè)，就是以生產(chǎn)能源為目的的農(nóng)業(yè)。能源農(nóng)業(yè)以生物質(zhì)能源為主要開發(fā)對象，它包括四種能源利用方式［2］(圖1)：

　�。ㄒ唬┲苯尤紵�方式

　　直接燃燒方式可分為爐灶燃燒、鍋爐燃燒、垃圾燃燒和固型燃料燃燒四種情況。其中，固形燃燒是新推廣的技術(shù)，它把生物質(zhì)固化成型后，再采取傳統(tǒng)的燃煤設備燃用。其優(yōu)點是充分利用生物質(zhì)能源替代煤炭，可以削減大氣CO2和SO2排放量。

　�。ǘ�）物化轉(zhuǎn)換方式

　　物化轉(zhuǎn)換方式包括三方面，一是干餾技術(shù)；二是氣化制生物質(zhì)燃氣；三是熱解制生物質(zhì)油。其中，氣化制生物質(zhì)燃氣技術(shù)推廣面積較大，群眾易于接受。

　�。ㄈ�）生化轉(zhuǎn)化方式

　　生化轉(zhuǎn)化方式有兩種，一是厭氧消化制取沼氣；二是通過酶技術(shù)制取乙醇液體燃料。

　�。ㄋ模┲参镉屠�用方式

　　能源植物油是從油脂植物和芳香油（還原式烴）植物中提取的燃料油，經(jīng)加工后，可以替代石油使用。

　　二、發(fā)展能源農(nóng)業(yè)的重大意義

　�。ㄒ唬┩貙掁r(nóng)業(yè)服務領(lǐng)域，增加農(nóng)民收入

　　恩格爾指出：在收入增加的時候，食品及生活必需品的支出占收入增加的比例遞減。隨著經(jīng)濟的增長，人們基本生活需求得到滿足后，消費熱點將轉(zhuǎn)向享樂型的產(chǎn)品，從而市場將減少食品、衣服的消費份額。進入新世紀后，我國居民消費結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，恩格爾系數(shù)降到38％。2002年城市居民收入增長2020元，人均食品消費只增長109元，占新增收入的5％，增加的因素主要是外出吃飯開支和煙、酒、茶的開支。對糧、油、肉、菜的消費開支下降，糧食人均消費金額下降83元。油10.1元，肉25.3元，菜12.4元。由于邊際消費遞減規(guī)律的作用，出現(xiàn)了農(nóng)民收入增長難現(xiàn)象。1997年以來，農(nóng)民收入中來自農(nóng)業(yè)的收入一直沒有增長，農(nóng)民增收主要靠工資性收入，2002年工資性收入占農(nóng)民純收入的34.5％，2003年增加到36％。這個經(jīng)濟規(guī)律告述我們：農(nóng)業(yè)必須擴大服務領(lǐng)域，向農(nóng)業(yè)的深度和廣度進軍。農(nóng)業(yè)不僅提供食品和纖維，還應提供能源和其它化工、醫(yī)藥等產(chǎn)品。發(fā)展能源農(nóng)業(yè)為農(nóng)業(yè)拓寬了服務領(lǐng)域，同時也為農(nóng)民增收開辟了新途徑。［3］

　　（二）緩解我國能源短缺，保證能源安全

　　我國從1993年進口原油3000萬t，成為原油凈進口國，2000年進口達7000萬t，2003年進口1億t。預計到2020年，中國的GDP可能達到5萬億美元，能源需求25億t到30億t標煤，其中石油缺口1.6-2.2億t。[4]開發(fā)生物質(zhì)能源不但可行，而且非常緊迫。農(nóng)業(yè)要抓住這個契機，提出能源農(nóng)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，并把它發(fā)展成為一個大產(chǎn)業(yè)。

　�。ㄈ�）治理有機廢棄物污染，保護生態(tài)環(huán)境

　　當前我國環(huán)境污染形勢非常嚴峻。對環(huán)境污染最嚴重企業(yè)仍是養(yǎng)殖企業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)。2003年通報點名批評的十家排污大戶，8家是農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)。據(jù)國家環(huán)保總局2004年第1周（2004年1月5日～2004年1月11日），全國主要水系73個重點斷面水質(zhì)自動監(jiān)測站八項指標（水溫、pH、濁度、溶解氧、電導率、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總有機碳）的監(jiān)測結(jié)果表明：Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)的斷面為39個，占53.4%；Ⅳ類水質(zhì)的斷面為10個，占13.7%；Ⅴ類水質(zhì)的斷面為6個，占8.2%；劣Ⅴ類水質(zhì)的斷面為18個，占24.7%。Ⅳ類以上劣質(zhì)污水河流占46.6％。水體污染中，農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)排出污染物的約占1／2。特別是，劣Ⅴ類水的河段，農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)污染貢獻率更高。［5］全國人大2003年對《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》執(zhí)法檢查，對農(nóng)村固體廢物污染問題提出嚴厲批評。據(jù)調(diào)查我國畜禽養(yǎng)殖場的糞便產(chǎn)生量達17.3億噸。80％的規(guī)�；�畜禽養(yǎng)殖場缺乏必要的污染治理設施，畜禽糞便未經(jīng)處理直接排入環(huán)境，嚴重污染空氣和水體。［6］我國溫室氣體排放已嚴重影響我國氣候變化。國家氣象局局長秦大河介紹，中國科學家預估了未來中國氣候的變化：第一，中國氣候?qū)⒗^續(xù)變暖。到2020至203O年，全國平均氣溫將上升1.7℃；到2050年，全國平均氣溫將上升2.2℃；當大氣中二氧化碳濃度加倍時，全國平均氣溫將上升2.9℃。第二，中國氣候變暖的幅度由南向北增加。到2030年，中國西北地區(qū)氣溫可能上升1.9-2.3℃。第三，中國不少地區(qū)降水出現(xiàn)增加趨勢，東南沿海增加值最大。長江中下游地區(qū)出現(xiàn)變干的趨勢，華北和東北南部等一些地區(qū)出現(xiàn)繼續(xù)變干的趨勢。

　�。ㄋ模�廣泛應用生物技術(shù)，發(fā)展基因工程

　　生物技術(shù)在培育能源作物，培育高效酶微生物方面大有作為。國外用轉(zhuǎn)基因方法獲得柴油油菜新品種；用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得分解秸稈纖維生產(chǎn)酒精的工程菌。轉(zhuǎn)基因技術(shù)應用于能源作物和能源微生物上，不受基因標識的限制，而應用在食物方面要求標識，因而受到很大限制。為了促進學科發(fā)展，生物技術(shù)可選擇能源作物和能源微生物方向大力研究和應用。

　　三、實施能源農(nóng)業(yè)的重大工程

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　　沼氣是有機物質(zhì)在厭氧條件下，經(jīng)過微生物發(fā)酵生成以甲烷為主的可燃氣體。沼氣發(fā)酵過程可分為兩個階段，即不產(chǎn)甲烷階段和產(chǎn)甲烷階段。沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的三種物質(zhì)，一是沼氣，以甲烷為主，是一種清潔能源；二是消化液（沼液），含可溶性N、P、K，是優(yōu)質(zhì)肥料；三是消化污泥（沼渣），主要成分是菌體、難分解的有機殘渣和無機物，是一種優(yōu)良有機肥，并有土壤改良功效。沼氣的生成物有很高的應用價值。很多人稱：“沼氣百利，而無一害”。

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