秸秆的回收和利用研究

杨 帅 王丹丹 孙奇昊 王有慧 刘子源 王亚群

（沈阳工学院 辽宁 抚顺 113122）

当前我国每年产生的秸秆资源中，有87%的秸秆未被利用，并且有很多秸秆以现场焚烧的方式被处理。这样秸秆处理不仅是一种巨大的资源浪费，而且还引起了很大的环境问题。合理引导人们综合利用废弃秸秆不仅是一项重大的惠农举措，从政策角度和建设回收物流体系的角度来看，也具有巨大的经济效益[1]。应对上述难题的重点在于增加作物秸秆的综合开发利用途径。作物秸秆是农业生态系统中一种难能可贵的生物质能源，它不仅含有大量的有机物质，也是一种粗粮。农作物秸秆资源的经济健康有效利用不仅能提高农民收入，避免生态环境破坏、节约能源，对于加快农业经济的可持续发展还具有里程碑式意义。

1 秸秆回收和利用现状

目前我国农作物秸秆综合利用率为90%，其中秸秆肥料化利用率接近51%，饲料化利用率为20.2%，燃料化利用率为13.69%，基料化利用率为2.43%，原料化利用率为2.47%。在农作物秸秆肥料化利用中，主要以直接还田为主，占比达39%左右，农作物秸秆堆肥处理占比为12%左右。我国作为农业生产大国，每年有大量的农业废弃物产生，对农业废弃物的处理系统需求极大。从现有情况看，我国陆续推出许多规划和指导意见，意在推动我国传统农业废弃物资源的经济环保利用，而且相继得到了国家的财政资金支持。农业废弃物如何合理利用已成为我国乡村发展的重中之重。特别是黑龙江、吉林、辽宁三省所在的东北地区，农作物秸秆资源的年产量非常大。从大局上看，黑龙江省种植区的玉米、水稻和大豆等常见作物资源的种植量显著高于吉林和辽宁。数据显示，2019年东北地区农作物生产总量超过2 亿t，其中黑龙江省作物秸秆生产总量占比近50%，作物秸秆资源的合理经济环保利用对该地区农业经济发展具有锦上添花的作用[2]。

从中国农业劳动者对农作物秸秆利用的发展看，在农业生产水平不高、国民生产总值低、秸秆数量少的情况下，秸秆小部分被用来喂养牲畜，还有一部分用于堆肥，绝大多数被用于家用取暖做饭。随着农业经济生产的不断向前发展，自20 世纪80 年代至今，我国粮食生产总值不断增加，秸秆数量大幅提升，农村经济持续向前推进，农民生活质量大幅提升，煤和液化气逐渐进入农户家中，大部分农户不再把秸秆作为生活燃料，作物收获后许多秸秆被堆放在田间地头。彼时大多数农户靠的是牲畜或小型机械耕田，田间地头堆积的秸秆又给耕种带来一定麻烦，所以人们只能就地焚烧处理。“十一五”规划发布之后，以农林废弃物为原料的生物质能源的开发利用力度逐渐加重，并取得了显著的进步和一定的优势地位。

2 秸秆综合利用途径

2.1 生物质能源发电技术。生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种，包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。随着我国生物质发电方式的进步，自2003 年以来，国家批准了河北、锦州、山东和江苏秸秆发电企业，并相继出台《中华人民共和国可再生资源法》《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》 《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等一系列政策，大力推行可再生能源的开发利用[3]。

2.2 生物燃料。压缩燃料的生产简单地说就是利用生物质致密化技术来处理秸秆等，使秸秆等农林废弃物成为致密的燃烧材料，并且还将成型的燃料处理成机器制炭。这项研究技术对秸秆回收利用来说具有非常可观的经济效益和环境管理效益。

2.3 生产生物乙醇技术。生物乙醇是指通过微生物发酵将生物质转化为燃料酒精，它可以单独使用或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料[4]。2007 年全球生物燃料工业酒精的生产总量近8 000 万t，美国和巴西是燃料工业酒精产量非常多的国家，产量分别约为4 000 万t 和2 000 万t。目前，我国现代生物燃料乙醇产量约为260 万t/年，仅占中国全球经济总产量的3%，仍然有较大的发展空间。

2.4 裂解技术。农林废弃物通过快速热裂化工艺，得到的液体燃料(生物油)具有易储存、易运输、能量密度高、使用简单的特点，不仅可直接燃烧，还可优化为柴油或汽油作为动力燃料，或用来提取化工产品。

3 我国秸秆回收利用中存在的问题

3.1 生物质能利用技术存在不足。首先，从目前的发展来看，由于原材料成本高，我国许多类型的生物质能利用方式都面临原材料瓶颈。比如生物质能发电技术原料生产成本占总成本70%以上，生物柴油的原料成本占市场成本的比例也相对较高。此外，粮食等原材料的成本也在不断地提高，因此，生物质的转化成本仍然很高，其价格优势正在逐渐下降。其次，生物质能源转换技术仍需改进。即使我国对生物质能方面的关注度持续增加，但其研制研发方向大多集中在热化学转化和微生物转化方面，其它更有效的技术(例如水解法)仍在研究中。同时，生物质生产技术的集成和自动化发展程度还不高，制约该技术发展的因素还有我国农村地区道路交通受阻等问题。

3.2 秸秆还田技术有待进一步提升。虽然秸秆是不可或缺的生物质能的原材料，但以我国现在情势看，我国对秸秆扩大利用途径的研究前途漫漫，还需努力。从秸秆作用看，秸秆作为燃料，它具有密度低、储存空间大的特点；作为饲料，具有成分独特、纤维素含量高、碳含量高、氮含量低的特点；作为工业原料，具有采购、运输成本高，市场竞争力弱的特点。从产业角度看，辽宁省抚顺市秸秆产业化程度很低，产业链短、规模小，难以大量加工秸秆。因此，目前秸秆还田仍是最经济的处理方式。从整体布局来看，我国秸秆还田技术正处于研发上升阶段，传统方式的秸秆还田方法需要人们投入大量工作。针对目前我国秸秆机械化还田方式中存在的不足和现行状态，可推行如下举措：①在中国大部分地区，秸秆机械化还田方式的推行是大部分农业人群所密切关注的，可以通过开发新的复式作业农业生产机具，慢慢地代替原有的单项工程作业机具，增快我国机械秸秆还田的效率。②秸秆还田技术是保护环境、改善土壤质量、提高土地利用效率的重要途径，在全国推广秸秆还田技术尤为必要。例如在宣传方面，通过加大宣传，禁止农民焚烧秸秆，提高农民的环保意识。在政策方面，农业部门要坚决支持秸秆还田等方面的相关工作，加强对秸秆还田方式方法的指导，保证机械化秸秆还田的推广应用。在资金管理方面，农业生产部门要增加资金扶持力度，对秸秆还田方式得当的农民给予相应的奖励，使更多的农民更情愿去实行秸秆还田。

4 我国秸秆回收利用未来发展方向

秸秆综合利用技术逐渐成熟，未来发展的方向有：秸秆直接回田，培肥耕地；过腹还田，发展养殖业；秸秆作为原料，生产生物活性有机肥；秸秆发电等。

废弃秸秆转化为生物质前景是十分乐观的。石油资源的减少使国际原油价格不断上调，于是将废弃秸秆转化为生物质汽油和柴油的技术引起了社会的广泛关注。该技术利用了秸秆碳水化合物的性质和木质素的原始化学结构，通过调节反应条件，形成高度反应性的自由基，使得聚合物可以重组，以获得汽油和生产柴油燃料的馏分[5]。拥有这项研究技术的企业可以将秸秆转化为生物质汽油和柴油，这对中国石油和化学工业具有重要作用，将会为社会发展提供新的动力。因此，将秸秆转化为生物质燃料和柴油对我国社会经济发展具有重要意义，符合我国可持续发展的战略理念。

5 结语

农作物秸秆是农业生态系统中一种宝贵的生物质能源。秸秆对于牲畜来说是一种粗粮，同时也含有大量的有机物质，具有很多用途，并且可以再生。农作物秸秆资源的合理回收利用对促进农民增收、保护生态环境、节约资源和促进农业社会经济可持续发展具有重大意义。利用废弃秸秆转化的生物质能源是一种可再生的清洁环保能源，通过对秸秆能源化再利用的研究，可以对我国的能源结构进行改良，降低我国能源短少的压力，减少温室气体的排放，改善环境质量，所以，秸秆资源再利用能够为我国的经济健康稳定发展做出贡献。秸秆的综合利用是有利于人类社会文明健康发展的重要举措，需要大家积极配合。并通过完善相关法规，明确执法主体，严格执法责任，进一步宣传贯彻落实《秸秆禁烧和综合利用管理办法》等法律法规。各地方可结合本地实际，制定切实可行的措施，如加强农作物秸秆集中露天焚烧的执法检查，禁止在田间、林带随意露天焚烧农作物秸秆，禁止任何单位和个人在高速公路沿线、风景名胜区、城市郊区、机场周边等重点区域焚烧秸秆；建立秸秆综合利用奖励基金账户，奖优罚劣。通过层层签订责任状，严格实行责任追究制度，确保工作落实[6]。