二氧化碳與循環(huán)經(jīng)濟(jì)

李 良

(中冶葫蘆島鋅業(yè)股份有限公司 技術(shù)中心，遼寧 葫蘆島 125003)

1 前言

二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化氮(N2O)和水汽(H2O)是構(gòu)成溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w。其中二氧化碳對全球變暖所起的作用占整個溫室氣體的50%。溫室效應(yīng)對于生態(tài)環(huán)境和人類健康都將產(chǎn)生重大影響，如顯著地改變?nèi)驓夂?，影響糧食的生產(chǎn)等。由于二氧化碳在植物光合作用中具有重要作用，在糧食生產(chǎn)中作用更為顯著，那么二氧化碳能否在農(nóng)業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，進(jìn)而為人類的生存和環(huán)境作出重大貢獻(xiàn)，本文將作出科學(xué)的回答。

2 二氧化碳在農(nóng)業(yè)施肥效果

2.1 研究指出，提高空氣中CO2的濃度對作物固氮量。塊莖增長量，抗旱能力，抗高低溫能力，抗鹽能力，抗弱光照能力以至抗污染能力都有所增加。

長期的生產(chǎn)實(shí)踐表明，如果把空氣中CO2濃度由通常的350uL/L提高1～2倍，各種蔬菜、果樹和林木幼苗都能增加生產(chǎn)量，甚至在嚴(yán)重光照不足時也能增產(chǎn)。比如空氣中的CO2濃度提高1倍，可增加 C3型作物的光合作用速度40% ～50%，產(chǎn)量增加20% ～45%。對于C4型作物，提高二氧化碳濃度也是有利的，特別是當(dāng)光照、水分、氣溫不足以及空氣污染條件下，提高CO2濃度能更好地促進(jìn)生長。

2.2 二氧化碳施肥的效果，在大田作物上也取得了很好的試驗(yàn)結(jié)果。見表1。

表1 增施二氧化碳對農(nóng)作物的效果

2.3 碳肥應(yīng)用的局限性。溫室作物主要是蔬菜和花卉采用二氧化碳施肥這種技術(shù)，因?yàn)槎趸紳舛容^易控制，并且蔬菜和花卉產(chǎn)量大、價格高、效益好。由于大田條件下增加二氧化碳濃度比較困難以及經(jīng)濟(jì)上的因素，使得目前在大田上還難以得到大量應(yīng)用。

3 解決問題的專利介紹

在自然條件下增加二氧化碳濃度是難以控制的。但是，增加室內(nèi)(如塑料大棚等)環(huán)境的二氧化碳濃度還是易行的。如果在溫室內(nèi)種植大田農(nóng)作物有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，那么這個問題就得到解決?！耙环N抗癌保健功能型的復(fù)混肥料”的專利為為我們找到了解決該問題辦法。

“一種抗癌保健功能型的復(fù)混肥料”簡介：該專利是系列專利中第四項(xiàng)發(fā)明專利，專利證書號：第1225556號;專利號：ZL 00100353.4。

該專利所述抗癌保健功能型的復(fù)混肥料，系在液態(tài)排渣鍋爐利用上述“一種鍋爐煙氣的綜合利用方法”、“一種功能型玻璃肥及其制造方法”、“一種富含硒、鍺粉煤灰的制造方法”專利技術(shù)基礎(chǔ)上，將所得富碘磷酸、硫酸分別按常規(guī)方法制造成常規(guī)富碘磷肥、硫肥;將所得功能型玻璃肥及經(jīng)中和處理的富含硒、鍺粉煤灰磨成細(xì)粉分別得到功能型玻璃肥和硒、鍺元素抗癌化肥;然后再外購氮、鉀、硼肥，以常規(guī)復(fù)混肥制造方法將上述所得富碘磷肥、硫肥、功能型玻璃肥、硒鍺肥轉(zhuǎn)化成氮、磷、鉀、硅、鈣、鎂、硫、錳、鐵、鋅、硼、銅、鉬、鈷、硒、鍺、鉻、錫、鎳、釩等20種元素以上、其中每種元素濃度均與農(nóng)作物健康生長、人類健康及抗癌的膳食攝入量要求的濃度一一對應(yīng)的20元以上復(fù)混肥;不但如此，由于該復(fù)混肥還以已知頡頏解毒方法使其中所含砷、鎘、鉛、汞、鈾、鐳等有毒有害元素濃度在過量時能得到解毒處理;由于煤炭及古代粘土形成的灰渣在轉(zhuǎn)化為磷肥、功能型玻璃肥、富含硒鍺粉煤灰同時也將其中所含濃度合適、不產(chǎn)生中毒(由于古代動物食用古代植物而無害推斷)而對生命有益的鈦、溴、銣、鍶、鈀、鉍、銻、銫、鋰等元素一并轉(zhuǎn)化為化肥;由于上述有益元素可防治皮膚病(如鈦)、肥胖病(如鈀)、精神病(如鋰)等多種功能性疾病發(fā)生，因此便使所得“20元以上復(fù)混肥”不是單純的“20元復(fù)混肥”而 是含所有生命必需、有益元素且濃度與古代植物接近的類似有機(jī)肥的化肥。

4 二氧化碳在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

4.1 糧食生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益

由于抗癌化肥使得糧食作物平均畝產(chǎn)在1200公斤，那么糧食價格自然也高，按80元/公斤計算(具有廣譜抗癌性)。如二氧化碳使得糧食增產(chǎn)為300公斤，每畝糧食產(chǎn)量為1500公斤，每年兩季，則畝產(chǎn)糧食3000公斤，價值為240000元。由于糧食產(chǎn)量高，價格高，效益好，為工廠化、機(jī)械化、信息化、生態(tài)化溫室大棚糧食生產(chǎn)廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。由于二氧化碳濃度容易控制，并且糧食的產(chǎn)量和價格得到了保證，糧食危機(jī)得到了解決;人類健康長壽。將來即使按照保守價格糧價每公斤也不少于20元，每畝年收入60000元。此外，秸稈貯藏了大量能源，用來生產(chǎn)沼氣、人造木材、牲畜飼料、秸稈發(fā)電等，也是一項(xiàng)收入。

4.2 碳肥的經(jīng)濟(jì)效益

糧食產(chǎn)量占作物干基至少為40%，碳元素占干基45%，則糧食中碳元素占干基的18%。按水稻計，每產(chǎn)7.5噸糧食，產(chǎn)植物干基16.95噸，消耗二氧化碳21.7噸，釋放氧氣15.8噸。

每噸二氧化碳增產(chǎn)糧食345公斤(7.5÷21.7=0.3457噸)，秸稈435公斤，糧價為80/20元公斤(80元為市場現(xiàn)價，20元為將來最低保守價)，增加值為27600/6900元。那么二氧化碳每噸售價至少為200元人民幣以上，碳肥將是一筆客觀實(shí)在的收入。因此，各企業(yè)才會加大投入，處理排空廢氣，制造碳肥，輸入到農(nóng)業(yè)生態(tài)工廠，工業(yè)“三廢”中“廢氣—二氧化碳”得到有效解決，由二氧化碳帶給環(huán)境的負(fù)作用將不存在，相反碳肥進(jìn)入農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對人類的貢獻(xiàn)是巨大的，成為一種資源，一種綠色化學(xué)肥料。如果一冶金企業(yè)年耗粉煤10萬噸(二氧化碳回收按90%計)，年產(chǎn)碳肥為100000×69.6% ×90% ×44÷12=229680噸，碳肥收入為229680×200=45936000元(4593.6萬)。

4.3 碳肥轉(zhuǎn)化為糧食和秸稈儲能的計算

以一噸二氧化碳對水稻增產(chǎn)貯藏能量計算：稻谷貯藏能量為15.1 ×106J/kg，稻草貯藏能量為 13.8 ×106J/kg，粉煤按26377kJ/kg計。

稻谷貯能為：345×15.1×106=5209.5×106J;

稻草貯能為：435×13.8×106=6003×106J;

稻谷稻草貯能總量為：11212.5×106J;

折合粉煤量為：11212.5×106÷(26377×103)=425kg(0.425 噸)

如果一冶金企業(yè)年耗粉煤10萬噸(二氧化碳回收按90%計)，經(jīng)過光合轉(zhuǎn)化秸稈儲能相當(dāng)于粉煤量為：100000×90%×0.425=38250噸。

4.4 社會效益

建棚所需材料也是一個巨大數(shù)字，鋼材、透光板、塑料薄膜、保溫被等，每畝平均也在10000～30000元左右，由此所引起的連鎖反應(yīng)對經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)健康發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。對加速“三農(nóng)問題”的解決及城鄉(xiāng)一體化、城鎮(zhèn)化、社會大量就業(yè)、“三大差別”的減小奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提供了技術(shù)保證和支撐。

5 碳肥的主要來源

熱電、建材、冶金、化工等行業(yè)使用煤、焦炭、重油、天然氣等為主要能源的企業(yè)，廢氣中二氧化碳濃度是很高的，有的高達(dá)15%，甚至更高。氣體經(jīng)進(jìn)一步處理后，必須達(dá)到一定的純度，不應(yīng)含有對植物和人類有害的雜質(zhì)。據(jù)認(rèn)為，常見雜質(zhì)的最大允許量為：SO2—0.2uL/L，C2H2—0.05uL/L，O3—0.2uL/L，NO2—20uL/L， NH3—10uL/L， CH2O—0.7uL/L， CO—500uL/L。

6 結(jié)論

6.1 抗癌化肥應(yīng)用后，二氧化碳作為碳肥才能夠在農(nóng)業(yè)上獲得普遍應(yīng)用。碳肥帶給企業(yè)的效益是明顯的。碳肥在農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用，是符合碳元素地球化學(xué)循環(huán)的物質(zhì)世界內(nèi)部規(guī)律。

6.2 二氧化碳資源廣泛，不再是造成溫室效應(yīng)的主要因素，而是對人類和環(huán)境具有重大貢獻(xiàn)的綠色資源。

6.3 抗癌化肥和碳肥的普遍應(yīng)用，將從根本上解決糧食增產(chǎn)、人口、能源、就業(yè)以及經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵問題。

[1]《化肥科學(xué)使用指南》褚天鐸等 編著 第二次修訂稿金盾出版社，2008.12

[2]《土壤-植物營養(yǎng)學(xué)原理和施肥》魯如坤等著 化學(xué)工業(yè)出版社1998年9月第1版

[3]《農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)》中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社 陳阜 主編 2002年1月第1版