书城科普读物低碳农业
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第15章 “高碳”到“低碳”——农业的华丽转身(2)

食用菌栽培料也是秸秆的一个好去处。把秸秆晾干后粉碎,再和其他原料混合,就可以成为鸡腿菇、草菇、双孢菇等食用菌的培养料,秸秆可替代1/2以上的木屑,大大降低成本,用后的培养料还可以还田,是非常好的有机肥。据统计,南京市种植食用菌消耗掉的秸秆有20多万吨左右,占全市总量的15%。江苏省最大的蘑菇生产基地高淳县种植蘑菇达4000多万平方尺,转化了全县2/3以上的稻草。

秸秆气化变燃气。秸秆在缺氧的条件下进行燃烧会产生一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体,然后通过输配系统,就可以用于家庭生活或企业生产用能。建立一个可供200户用气的秸秆气化工程系统,总投资约40万元,一般1公斤秸秆可产生2立方米气体,一个五口之家1天需用5~6立方米,费用和用煤大体相当。

秸秆是很好的燃料,每两吨秸秆的热值就相当于一吨标准煤,而且其平均含硫量只有0.38%,约为煤的三分之一。生物质燃料利用过程中,CO<sub>2</sub>的排放和吸收可以达到碳平衡,实现零排放。很多企业将它作为煤和天然气的替代品。仅江苏省在建、已建生物质发电厂22家。联合利华的合肥工厂拥有全球首台使用秸秆作燃料生产洗衣粉的燃炉,每天要“吃掉”约80吨各类秸秆,燃烧后的炉渣还可作为建筑材料。很多小企业也将锅炉简单改造后,直接燃烧秸秆,市场价是烧煤的60%,可以节约一大笔费用。

秸秆做建筑材料。把秸秆粉碎、烘干,加入黏合剂、增强剂等再经过挤压成型,可制造纤维板、包装箱等工业产品。如以麦秸为原料制作的麦秸板,可用于墙体、屋面和地板的底衬板,既隔热保温、隔音防潮,又增加房屋的空间体积,会大大减少高耗能的钢材、水泥的使用。如果秸秆加工成秸秆颗粒,然后和少量的废塑料粒子混合,可以制成集中塑料和木材优点的板材,具有较强的抗水性能,防霉不易腐蚀,抗老化,还具有一定的绝缘性和阻燃性,产品出口市场很广阔。

秸秆制成的木炭市场也很看好。将秸秆粉碎过以后制棒定型,再到碳化窑进行碳化,就可以生产出燃点高、无烟、无毒的木炭,非常适合做餐饮烧烤的炭源。木炭也可以作为装修吸附剂来使用,可以有效吸附各种污染物。

用秸秆编草绳、制作草工艺品给农民带来实惠。江苏南通2003年10月就成立了一个福民草制品专业合作社,全镇17个村很多农民都是合作社的会员。农民自己在家编草绳及草帘、草包、草片等各种草工艺品,然后由合作社收购,可以卖出更高的价格。一亩稻草制作的各种草工艺品能产生400~500元的收入,一个农民每天加工3捆稻草,足不出户就能获得40元纯利润。

随着秸秆综合利用的途径越来越多,不仅增加了农民的收入,还催生了很多以秸秆加工为利润来源的企业。有的企业就将秸秆制成秸秆颗粒,销售给以秸秆为燃料和原料的企业,每吨可以盈利300~400元;有的企业则采用“秸秆压块”技术,把体积大、密度小的秸秆原料进行致密成型,解决了秸秆分布零散、体积大、收集运输成本高的问题。成型产品可以用于各种类型的家庭取暖炉,中小型热水锅炉、热风炉,也可用于中小型发电设施。

把秸秆的种种用途总结起来,秸秆可以“一料变五料”,即肥料、饲料、燃料、培养料、原料。在当今发展清洁能源、推动“低碳”经济,以应对全球气候变暖的大形势下,秸秆迎来了一个发展现代能源产业的重大机遇,秸秆为原料的现代能源将是一个新兴的朝阳产业。

六、秸秆发电,绿色电力带来绿色生活

在全球化石能源日趋紧张并对环境污染日益加剧的大背景下,我国的生物质发电也就是在几年之内由建设、技术攻关到并网发电,开始走向生物质综合开发利用舞台的前沿。所谓生物质发电,是以秸秆(包括棉花、小麦、玉米等秸秆)以及农林废弃物(花生壳、稻壳、木屑、树皮等)为原料,通过直燃发电的技术来变废为宝产生绿色电力。

单县电厂是我国第一个国家级生物质发电示范项目,装机容量3万千瓦,于2006年12月建成投产。该项目一年消耗秸秆约30万吨,向社会提供“绿色电力”超过两亿千瓦时。单县副县长王瑞宇算了一笔账:一亩棉田能产生400公斤秸秆,卖给电厂,能收入100元;这些秸秆可以发出330千瓦时电力;秸秆燃烧后能产生16公斤草木灰,经加工后可以作为高品质的钾肥回施到田里。

高唐电厂不仅给卖秸秆的农户带来了实惠,而且还养活了一个靠秸秆吃饭的群体,这个群体少说也有上千人。原来,由于生物质发电的原料不同于煤炭,它非常分散,真正是分散在千家万户。电厂现在每年要消耗20多万吨棉秆,这就需要有60万亩棉田。高唐全县只有20万亩棉花,因此周边的临清、夏津、平原、齐河等县的棉秆也要收购。离收购点近的农民可以自己把棉秆送到收购站,但是远的就不划算了,因此就出现了一批专业收棉秆的农村经纪人。他们把十里八乡的棉秆集中起来,统一送到收购站,或直接送到电厂。这样大大小小的经纪人有近千人。

此外,收来的秸秆还必须粉碎。为了运输经济,远一点的要大载量的专业车运输,因此加工和运输又逐步形成了专业的服务队伍。俗话说“十里不送草”,20万吨秸秆体积非常庞大,全运到厂里可是不小的一个运输量,因此目前专门给电厂运秸秆的就有四五百人。厂梁村收购站的胡站长就是一个大经纪人,他有专门的粉碎设备和运输队伍。他马上就要雇短工来粉碎他代收的数万吨棉秆,起码要10多人。老胡一年的收入能有二三十万。

然而,作为一个广惠“三农”、友好生态的绿色产业,生物质发电在创造了巨大社会效益的同时,自身却一直处在亏损的边缘。除了新技术运作中的一些不成熟外,更困难的是秸秆的存储和收集。秸秆轻,占地面积大,特别是在雨季容易霉变。此外,现在农村青壮年农民大多外出打工,劳动力缺乏也是个很难解决的问题。业内人士表示,希望电价能提高到1元/度,只有电价提高到这么多,企业才有可能盈利。

七、“变废为宝”的魔法池

有这样一种池子,可以把各种令我们头疼的垃圾,如人蓄粪便、生活污水、果皮烂菜叶等放进去,通通变为我们需要的供暖做饭的能源和补充地力的肥料。这种充满“魔力”的池子就是沼气池。

1.沼气池里什么都是宝

目前农村微生物运用最广泛、最有成效的是沼气。各种农业废弃物如禽畜粪便,各种秸秆、杂草,农产品加工的有机废物和废水,生活垃圾及污水等,经过沼气池的发酵,可以产出沼气、沼渣及沼液。每种产出都有多种用途,样样都是宝。

沼气是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用而生成的一种可燃性气体,主要成分是甲烷和二氧化碳,1立方米沼气完全燃烧后,能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。因此,沼气池可以当燃料,替代煤和天然气,用于做饭、照明、取暖和发电。沼气除了直接当燃料用之外,还有多种用途:沼气灯的波长在300~1000纳米,许多害虫对300~400纳米的紫外光线有较强的趋向性,所以可以利用沼气灯诱捕飞虫飞蛾养鱼、养鸡鸭。沼气可以作为一种环境气体调节剂用于水果储藏,能够降低水果的呼吸强度,减弱其新陈代谢,推迟后熟期,从而使水果能较长时间保鲜和储藏。利用沼气储粮,可以减少粮堆中的氧气含量,起到防虫的效果,除虫率可达到98.8%。

沼液可以用来当饲料、肥料,甚至还有替代农药的作用。沼液做饲料可以养鱼、喂猪和喂鸡。将沼液加入鱼塘,能够增加鱼塘浮游生物量,加强光合作用,增加产氧量,可以减少鱼病,节约化肥、饵料。把沼液作为猪饲料的添加剂使用,有助于加快生产、缩短肥育期,提高肉料比,特别在猪饲料营养水平较低的情况下效果更显著。将沼液拌在鸡饲料中饲用,或者与清水混合后供鸡饮用,可以增加肉鸡的体重,提高蛋鸡的产蛋量。沼液含有丰富的氮、磷、钾基本元素,而且都是以速效养分的形式存在,养分利用率高,是多元的速效复合肥。沼液可以单施,也可与化肥、农药、生长剂等混施。科学研究表明,每100克沼液可以增产水稻1.38千克,玉米2.0千克,棉花0.65千克。给果树的根外或叶面喷施沼液,不仅能够增产、提高品质,还能增强抗病和防冻能力。沼液具有药效,其中近20种成分对作物病虫有直接杀灭作用。研究表明,沼液对20多种病害的防治效果达到或超过现行使用的农药效果,19种虫害取得明显的防治效果.17种作物病原菌有不同程度的抑制作用,长期使用不会对环境带来污染,也不会产生病虫害的抗性。沼液还可以用来浸种,就是利用沼液中的营养成分对种子进行播种前的处理。用沼液浸过的有壳种子,发芽率达98%以上,成秧率可提高16%,而且有后生长优势。

沼渣富含有机质、腐殖酸、微量营养元素、多种氨基酸、酶类和有益微生物,是优质有机肥料和栽培营养土。沼渣做肥料时有速效和迟效两种功能,既可以做基肥,也可以做追肥。施用沼肥后,能够解决土壤的通透性,使土质疏松,是优质的土壤改良剂。连续两年施用沼渣后,土壤中有机质及氮、磷、钾营养元素含量会明显增加,有机质、全氮、全磷分别增加16%、6%、9%。沼渣如果和沼液浸种、根外追肥相结合,效果更好,能够使农作物和果树在整个生育期内基本不发生病虫害。沼渣可用于栽培蘑菇、木耳,或者作育苗、育秧的营养土,可增产10%以上。沼渣还可以养鱼、养蚯蚓。

2.低碳、清洁又创收

“不花钱的煤气罐,家门口的肥料厂”是农民对沼气池的形象比喻。随着世界性能源危机的出现和低碳能源的呼声渐高,沼气既有助于降低二氧化碳排放,又可以为农户节约成本创造收益,因而受到各方的重视和欢迎。

一口8立方米的沼气池年产沼气350多立方米,可供四口之家一年近10个月的炊事用能需要,约相当于节约薪柴2.5吨,保护3.5亩林地。如果按照1亩林地年吸收二氧化碳约2吨计算,一口沼气池相当于实现碳汇7吨。同时,使用沼气后可以避免燃烧薪柴和煤炭带来的二氧化碳排放约1.6吨,因此,每口沼气池年总减排二氧化碳8.6吨。

沼气还可以降低农民的生活成本和生产投入。一口8立方米的沼气池,每年可为农户节省1100多元的柴薪、标煤和电费支出,沼气池每年可提供沼气肥料近8吨,相当于160多公斤的优质复合肥,可以节支300多元,两项合计平均一年节支1400元以上。如果是一处大中型沼气工程,那么一年产出的沼气(作燃料或发电)和肥料可以节省30余万元。

如果沼气减排能进入碳汇交易,按国际碳汇市场标准,减排1吨二氧化碳的价格为10~14欧元,每口8立方米的沼气池年减排二氧化碳至少可得碳汇收入约90欧元,约900元人民币,每处大中型沼气工程年至少可得碳汇收入约31万元人民币。

农村家里有了沼气池,整个居住环境也会得到很大的改善。“一池三改”是农业部在各地推广的一种沼气应用模式,即建一个沼气池、改造厕所、改造圈舍、改造厨房灶台。柴薪煮饭烟熏火燎,猪栏厕所臭烘烘,苍蝇蚊子到处飞,是以前农村居住环境的典型写照。通过建起沼气池,人蓄粪便、生活污水、农作物秸秆都有了好去处,农家小院变得整洁卫生。沼气还让日常生活更加便利,打开阀门就可以做饭,拧开龙头便有热水洗澡,不用生煤炉子也能取暖。难怪有的农民说自己家的生活和城里一样。

3.沼气的应用

早在20世纪40年代后期,沼气发酵技术就曾在西欧一些国家得到发展,但由于廉价的石油能源大量涌入市场,沼气因此被冷落。随着世界性能源危机的出现,沼气又重新引起人们重视。

世界各国都已经开始将沼气用作燃料和用于照明。据估计,英国通过利用人和动物的各种有机废物产生的甲烷,可以替代整个英国25%的煤气消耗量。美国有座牧场兴建了一个大型沼气工程,主体是一个宽30米、长213米的甲烷发酵密封池,每天可处理1650吨厩肥,提供11.3万立方米的甲烷,足够1万户家庭使用。德国政府非常鼓励沼气发电,据德国沼气专业协会的统计,1991年德国有沼气发电站120座,装机功率约30兆瓦,到2006年有沼气发电站3500座,装机功率约700兆瓦,预测2015年德国将有沼气发电站约20000座,装机功率达4000兆瓦。

我国沼气的应用起步较晚,但发展较快。截至2006年,我国农村户用沼气总数已达到2200万户,农村大中型沼气工程数量已经达到1500个。

沼气工程可大可小,既有适合农户自家建的小型沼气池,也有企业建的大中型沼气工程。按照农业部的标准,单个容积在20~50立方米,每日产沼气大于20立方米的是小型沼气,单个容积大于300立方米,每日产沼气300立方米以上的是大型沼气,介于两者之间的是中型沼气工程。