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秸秆的高值化运用,你知道多少

发布时间:2023/3/17 4:51:27   
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秋收之后,秸秆焚烧的问题又卷土重来。12月2日,清徐县马峪乡西梁泉村村民梁某,因露天焚烧秸秆,被处罚元,并现场签下保证书,保证不再露天焚烧。年,国家颁布了秸秆焚烧新政策,根据《大气污染防治法》《环境保护法》,秸秆燃烧是禁令。

  近年来,我国积极探索农作物秸秆资源化利用新途径,用秸秆替代传统木材、煤炭等产品,契合乡村振兴和碳达峰、碳中和发展战略,有利于推动农业绿色发展、循环发展、可持续发展,助推农业领域实现“双碳”目标。通过推进秸秆综合利用原料化、燃料化、饲料化、肥料化,有效解决了秋收后处理秸秆的难题。

  造纸——秸秆目前在行业的应用

  年4月8日开工的山东世纪阳光纸业集团有限公司50万吨生物制浆项目,运用国内首创的生物绿色制浆工艺,减轻公司原材料压力,提高经济社会效益。该项目规划分两期建设,一期建设20万吨,预计今年9月份顺利建成投产。山东科迈生物纸浆有限公司总经理邵学军表示,项目将农业秸秆跟造纸技术、制浆技术以及固废处理,形成一个有机整体。项目投产后,年销售收入达五亿元,同时通过秸秆的回收和利用,为周边农民带来收入,是一个既环保又经济的创新项目。

  年山东省重大建设项目名单共有个,而造纸项目只有一个:山东世纪阳光纸业集团有限公司农业秸秆综合利用生物机械法制浆技术产业化项目,年产生物机械浆50万吨,高级瓦楞原纸80万吨。

  据悉,山东世纪阳光纸业集团有限公司的生物机械浆一期项目投产后,可实现销售收入15亿元,增加利税5亿元。生物机械浆的产业化,将引领相关产业技术升级革新,为传统造纸工业的新旧动能转换,实现产业结构调整,促进地方经济的可持续发展做出重要的贡献。

  在永丰余造纸(扬州)有限公司,有一条以秸秆为原料,年产6.6万吨的生物环保包材原料生产线。这条生产线引进永丰余集团自行研发的先进技术和生物处理工艺流程,作为生产高质量纸塑、瓦楞芯纸与箱纸板等包装材的原料。耗时10年,永丰余研发了nPulp生物处理技术,这是一种新型绿色造纸技术,依托传统造纸原理,以农业秸秆取代废纸原料,通过酵素处理,所生产纸品零化学制剂、绿色无污染,该项目总投资15亿元。第一条生产线建成投产后,预计生产造纸原浆6.6万吨,每年可消耗14万吨的秸秆。

  过去秸秆在利用过程因无法有效再细分资源种类,无形中造成浪费,因此如果能在进入各种利用途径前,依据不同秸秆部位特性做最适合用途安排,如此才能让秸秆资源发挥最大经济效益。

  山鹰吉林拟建设的秸秆制浆项目将采用先进的高效清洁制浆技术,综合利用当地的秸秆资源,生产秸秆浆及相关生物炼制副产品。用秸秆浆替代进口再生纤维,推进循环经济可持续发展。山鹰国际独立董事、中国林业科学研究院林业化学研究所副所长、国际木材科学院院士、博士生导师房桂干研究员表示,我国造纸行业必须建立起自主可控的纤维原料供应体系,积极开发秸秆等可再生纤维制浆,将有效补足我国造纸行业的纤维原料供应不足,同时将“循环经济、清洁生产”理念贯彻秸秆制浆造纸生产过程,将实现有机固废、过程废水资源化利用,降低生产成本,实现节能减排的目标。

  环保——秸秆做为纸浆模塑的原料

  中国纸业绿色循环低碳创新高质量发展高峰论坛在河北迁安成功召开。会议期间作为纸浆模塑(秸秆纤维环保餐具)的行业代表嘉宾王建民作了关于《碳中和和能耗双控形势下纸浆模塑(秸秆纤维环保餐具)行业发展的契机与挑战》为主题的演讲。演讲中王建民从纸浆模塑(秸秆纤维环保餐具)行业发展的历史背景、到发展现状以及未来发展趋势、变化、要求都做了详细的阐述,特别是针对行业发展高耗能的痛点问题,详细的介绍了山东蓝沃环保餐具有限公司的干湿压热熔工艺技术,该技术目前在国内属于首家提出和应用,该工艺较传统工艺可以提高5-8倍的生产效率,极大的节省了人工和电热等能耗,大幅度的降低了生产成本。会议中,王建民还讲述了山东智沃机械设备有限公司研发的成型冷挤技术,该技术是在产品湿胚成型以后加入了冷模挤压,使湿胚中的水分降低至40-45%左右,减少了真空的使用,降低了能耗,对深腔产品、斜度较小产品,底部空间小容易积浆的产品有效的提高了合格率,挤压后纤维也更加平顺,产品表面更加光滑。在本次会议中纸浆模塑(秸秆纤维环保餐具)作为立体造纸的一枝独秀引起了参与会议的人的高度   年,星汉生物落地濮阳市南乐县,该县是全国两家之一、全省唯一的国家级生物基材料示范性产业集群,该集群的产业链条完整清晰。

  “玉米是粮食,玉米秸秆是非粮废弃物,这就决定了二者在可降解塑料产业中的研究、使用截然不同。”在星汉生物展厅,该公司研发部负责人何晨旭拿着样品进行简单科普:“生化反应”是指L-乳酸、聚乳酸等中间环节,L-乳酸是由玉米淀粉、玉米秸秆发酵而来的。”年,星汉生物中试成功,改变了行业单一用粮食淀粉生产L-乳酸的历史。年,星汉生物正式投产,却仍以玉米淀粉为主原料。“用玉米秸秆,转化率低、成本高。”何晨旭介绍,对L-乳酸层层提取,可分别得到食品级、耐热级、聚合级的产品,可降解塑料生产所用的是聚合级L-乳酸,对光学纯度要求最高。年,星汉生物在重相乳酸分离提纯技术上取得关键突破,可将玉米秸秆制取的聚合级L-乳酸彻底“吃干榨净”,使相关工艺的工厂化应用成为现实。

  秸秆燃料化——作为发电厂的原料

  年12月17日,在滁州市南谯区一家生物质能发电企业内,工作人员在装卸秸秆等农林废弃物。生物质能是可再生能源重要组成部分,近年来,我国生物质发电行业稳步发展,为构建清洁低碳、安全高效的能源体系发挥了重要作用。生物质能发电厂把秸秆等农林废弃物变成发电厂燃料,就地取材,变“废”为电,既解决了秸秆的处理难题,又能源源不断产生电能。据了解,该企业每年可处理秸秆等农林废弃物约30万吨,发电约2.4亿千瓦时。

  在地处皖北地区的泗县深能生物质发电有限公司每天收购秸秆及林业废弃物1吨左右,要焚烧约吨,其中玉米秸秆大概吨。该公司总投资3.55亿元,年注册成立,去年7月并网发电,年发电量2.8亿千瓦时,年处理秸秆及林业废弃物约30万吨,增加农民收入1亿元左右。

  国能寿县生物发电有限公司全年秸秆等燃料用量约25万吨,主要收购区域为寿县当地及周边县区,年发电量约为2.2亿千瓦时,折合标煤约12.75万吨(每吨燃料折合标煤0.51吨)。

  秸秆发电已成为一些地方“变废为电”的新产业,秸秆发电不仅能改善生态环境,也可优化地方的能源结构,并促进农业绿色循环发展。“中国是农业大国,秸秆资源丰富,年产农作物秸秆约10.4亿吨,长期以来一直是农业农村经济发展的宝贵资源。”国家秸秆产业发展联盟理事长彭飞说。

  秸秆饲料化及肥料化(炭化)的综合利用

  今年,河北省张家口市万全区已完成秸秆饲料化利用量29万余吨,秸秆综合利用率超97%。万全区围绕秸秆饲料化主线,进一步加快行业产业化进程,助推该区秸秆利用社会化服务组织企业转型升级,助力收、贮、运体系建设不断完善。今年该区组织农机合作社、饲草加工企业等社会组织出动大型秸秆收获机72台,秸秆专门运输车辆,启动多台(套)秸秆饲料化加工机械开展作业,实现了秸秆利用过程基本机械化,完成了从初级产品加工到高级制成品转化过程,形成了秸秆利用产业链。

  此外,推进秸秆炭化还田改土具有促进碳中和的重大作用。中国工程院院士、沈阳农业大学教授陈温福说,有数字显示,在全球范围内,如果刀耕火种的农业被“刀耕炭种”取代,每年可抵消多达12%因人为土地利用方式变化增加的碳排放。陈温福提出,秸秆炭化还田改土,确立“以生物炭为核心,以炭化技术为基础,以生物炭基肥料和土壤改良剂为主要发展方向,通过生物炭基农业投入品的产业化、规模化应用,实现秸秆综合利用、耕地质量提升、农田固碳减排多重目标”的技术路线。

  在农田里,1个单位的水稻可以得到0.45个单位的稻子和0.55个单位的秸秆,中国科学院‘十五’重大咨询项目“西部生态环境”专家咨询组成员潘根兴教授用现代规模化的生产替代传统焚烧方式,设计了一个反应器,让秸秆在密闭高温下炭化,同时收集高温炭化过程中形成的固液气进行深加工,变成碳基有机物,代替土壤中微生物完成“消化”,土壤可以直接吸收的有机质,帮助自然界循环。把秸秆炭化做成复合肥,既解决了秸秆无法处理和焚烧污染环境的难题,又增加了土壤肥力,让土壤进入良性循环。

  上海交通大学沈国清团队在国际环境催化类权威期刊AppliedCatalysisB:Environmental(影响因子19.,中科院一区,Top期刊)发表最新研究成果,首次提出了一种利用玉米秸秆改性生物炭降解抗生素并增强土壤营养功能的原位绿色土壤修复技术。该研究不仅提供了一种土壤绿色修复技术,并为预测改性生物炭降解土壤有机污染物提供了新途径。

  秸秆“变身”工艺品和日用品

  年10月28日,秋收时节,临沂市郯城县农民把收获的水稻、玉米皮等秸秆晾晒消毒后编成精美的秸秆工艺品销往国内外市场,既避免了秸秆焚烧造成的环境污染,又增加了收入。当地政府因势利导,协调银行资金扶持创办了草编合作社,通过网络、网商等渠道发布供求信息。目前,全县有10多个专业村上万名农民从事农作物秸秆编制业,年编织出口秸秆工艺品多万件(套),消化农作物秸秆多万公斤。

  在贵州省仁怀市大坝镇簸箕坝村有机高粱科技信息中心,陈列着用高粱秸秆为原材料制作的工艺品让游客们叹为观止。当地村民们收割高粱后,民间艺人用高粱秸秆为原材料制作成各式各样的工艺品,让高粱秸秆变废为宝,做成的工艺品让高粱秸秆价值最大化外,还能让游客们体验了解高粱秸秆文化的传承与发展。

  在山东潍坊生姜种植面积达60万亩,占全国种植面积的三分之一以上。姜在生长过程中产生的姜秸秆,每亩地大约会产生5吨左右的姜秸秆,每年有万吨的姜秸秆被丢弃在田间地头,经长时间自然腐烂后,废弃姜秸秆会散发异味,同时也会带来一系列环境污染问题。今年,潍坊市峡山区的一项姜秸秆利用技术,得到了产业化应用。运用该技术可从姜秸秆中提取出姜精油,每吨原料可以生产1吨的精油,姜精油的市场价格约为40万元/吨,而剩余的废渣还可以制成生物燃料和生活用品,实现姜秸秆的无害化循环利用。据了解,该技术的规模化应用,尚属国内首次。

(图片来源:海报新闻)   

  年12月2日,河北省迁安市蔡园镇初级中学的学生在展示冬奥主题秸秆画。当日,该校学生利用采集的玉米秸秆,经过削薄刮制、粘贴压模、模板烫制等环节,制作冬奥会主题秸秆画,表达对北京冬奥会的期盼。还有位于浙江台州的朵云书店安放着由水稻秸秆制成的袁隆平形象画作,游客纷纷驻足观赏。作者所用材料紧密契合了所表现人物的“主题之物”,用秸秆作画的方式向“杂交水稻之父”致敬。

  秸秆供应链中的新技术诞生

  当人类开始追求碳中和,物质生产的舞台上生物质产业链必将成为主角。秸秆是生物制造最佳原料之一。我国每年秸秆产量超过8亿吨,即便考虑收集率和利用率也可以支撑1.5亿吨左右的生物质产品。此外,相比其他废弃物,秸秆的分布更加集中,涉及商务对象更少,有助于保持供应的稳定性。秸秆虽是很好的生物质原料,但现有技术对其利用普遍低值化,低质产品无法替代化工品。

  凯赛生物有望实现秸秆高值化利用。由于传统秸秆处理技术需要3倍甚至更大于秸秆自身的体积,因此只能集中化处理。秸秆必须从四面八方运送到集中区域。于是供应链中才存在“收、储、运”的问题:“收”存在秸秆来源分散和定价的问题;“储”存在糖流失和火灾隐患等问题;“运”存在秸秆密度低,运输成本高的问题。凯赛生物有望利用合成生物学技术对秸秆预处理,实现提高密度,分布处理的目的,将原本“收、储、运”三个关键流程,减少为“收”一个关键流程,实现了“流程简化”。秸秆高值化利用更为关键。传统“用”的方式需要针对抑制剂和杂糖问题进行多步分离纯化,步骤多因此成本高。凯赛生物有望利用合成生物学技术实现“流程简化”,降低成本。

  秸秆从曾经“偷偷焚烧”到现在“舍不得烧”,体现社会各界都在加快秸秆高值化利用的研究步伐,并实现有效成果,既要让农民获益,也得让市场得利,并采取一系列配套举措,既要让秸秆有更多合适的去处,也要实现“双碳”目标。



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