同江市生物質(zhì)能源利用現(xiàn)狀探討

李秋筠

（黑龍江省三江環(huán)境監(jiān)測站，黑龍江同江156400）

目前，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消耗加劇，傳統(tǒng)的化石類能源數(shù)量越來越少。同時(shí)，化石類能源的使用會(huì)給環(huán)境帶來巨大的壓力。如煤炭的燃燒、石油類的使用，不但在開采時(shí)，會(huì)給生態(tài)帶來一定的影響，在使用時(shí)也會(huì)排放出大量的污染物，如煙塵、二氧化硫、氮氧化物、碳?xì)浠衔?、有機(jī)烴類等物質(zhì)。如何改變能源結(jié)構(gòu)，改變能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建立可持續(xù)發(fā)展的資源利用方式，減輕資源和環(huán)境壓力，成為當(dāng)今社會(huì)面臨的難題，也為生物質(zhì)資源的利用帶來了巨大的機(jī)遇[1，2]。

同江市地處三江平原腹地，轄5鎮(zhèn)5鄉(xiāng)，總?cè)丝?0萬，幅員6 300 km2，境內(nèi)有黑龍江省洪河農(nóng)場、濃江農(nóng)場、前進(jìn)農(nóng)場、鴨綠河農(nóng)場、青龍山農(nóng)場和勤得利農(nóng)場等6個(gè)國有農(nóng)場，轄區(qū)內(nèi)耕地面積38萬hm2，其中同江市市屬耕地面積為14.7萬hm2，農(nóng)場所屬耕地23.3萬hm2，主要農(nóng)作物有大豆、水稻和玉米，是國家級農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化示范縣。糧食生產(chǎn)的同時(shí)，產(chǎn)生大量的農(nóng)林固體廢棄物，如玉米秸稈、水稻秸稈、稻殼、玉米芯等。這為同江市發(fā)展生物質(zhì)循環(huán)產(chǎn)業(yè)提供了良好的原料基礎(chǔ)。

1 生物質(zhì)與生物質(zhì)能介紹

1.1 生物質(zhì)

生物質(zhì)[1]是指植物通過自身的光合作用，形成有機(jī)質(zhì)并進(jìn)行積累，同時(shí)，生物通過食用植物光合作用形成的有機(jī)質(zhì)，自身及其排泄物也可稱為生物質(zhì)。目前循環(huán)經(jīng)濟(jì)可用的生物質(zhì)主要包括動(dòng)物有機(jī)質(zhì)（如自然及人工飼養(yǎng)的動(dòng)物、微生物）、植物有機(jī)質(zhì)（樹木及修剪的剩余物、草類、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的秸稈、玉米芯等）、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活廢棄物（如禽畜糞便等）。

1.2 生物質(zhì)能

植物在光合作用時(shí)，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并將其貯存身體中，動(dòng)物和微生物通過食用植物將植物中貯存的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，變?yōu)樽陨硇枰哪芰?。植物及?dòng)物中貯存的能量統(tǒng)稱為生物質(zhì)能。植物進(jìn)行的光合作用如下所示：

由化學(xué)式可以看出，生物質(zhì)能直接或者間接來源于太陽能，因此可以看做是不竭的能量來源。同時(shí)，光合作用積累的能量在使用時(shí)，具有可循環(huán)、低污染的特點(diǎn)，同時(shí)，污染物排放量與植物光合作用的吸收量相等，不增加污染物的產(chǎn)生量。

2 同江市生物質(zhì)能源利用現(xiàn)狀

目前，同江市生物質(zhì)種類主要有農(nóng)業(yè)種植廢棄物（如玉米秸稈、玉米芯、稻草、稻殼等）、農(nóng)產(chǎn)品在加工過程中產(chǎn)生的廢棄物（如食用菌生產(chǎn)使用的菌棒，玉米加工產(chǎn)生的米糠等）、禽畜養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的糞便等。

目前，同江市生物質(zhì)綜合利用率較低，水平不高。秸稈等生物質(zhì)大量被燃燒或者還田，少數(shù)利用稻殼燃燒提供生產(chǎn)動(dòng)力。在秋季，大量秸稈的燃燒，使能見度降低，污染環(huán)境的同時(shí)，也為交通出行帶來一定的危險(xiǎn)。

3 同江市生物質(zhì)能利用的可行性

3.1 秸稈的綜合利用

同江市是水稻、玉米和大豆的主產(chǎn)區(qū)，每年會(huì)產(chǎn)生大量的秸稈。農(nóng)林秸稈具有含硫量低、灰分低等優(yōu)點(diǎn)。同等質(zhì)量的秸稈和煤炭在燃燒時(shí)，秸桿灰分和氮氧化物、二氧化硫等的排放是煤炭的十分之一甚至更低，對緩解局部大氣環(huán)境污染具有一定的作用。同時(shí)，秸稈燃燒的剩余物中含有較高的營養(yǎng)成分，如氮、磷、鉀等植物所必須的元素，也可以調(diào)節(jié)土壤的酸堿度，改良酸性土壤，提高土壤的pH值，增加土壤的透氣性。

目前秸稈的利用主要有燃燒、生物乙醇、秸稈人造高密度板和綜合利用等。

3.1.1 直接燃燒

玉米和大豆秸稈燃燒技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，技術(shù)和工藝可滿足秸稈利用的發(fā)展需要。但是，由于秸稈供應(yīng)的季節(jié)性特點(diǎn)，夏季和秋季供應(yīng)量相對緊張，這為大規(guī)模利用其發(fā)電帶來不利條件。同時(shí)，稻草含有機(jī)硅量較大，在燃燒時(shí)，會(huì)出現(xiàn)掛膛的現(xiàn)象，給出渣帶來不便，也是需要解決的問題。秸稈燃燒后的剩余物可進(jìn)行測定，調(diào)節(jié)氮、磷、鉀等元素，生產(chǎn)復(fù)合肥，達(dá)到綜合利用的目的。

3.1.2 生產(chǎn)生物乙醇

乙醇作為燃料使用具有原料來源豐富、積碳含量少、動(dòng)力性能好等優(yōu)點(diǎn)。目前，我國的乙醇仍以玉米發(fā)酵為主，制約了乙醇產(chǎn)量的提高[3]。秸稈中含有纖維素、半纖維素等糖類物質(zhì)。李陽[4]等利用液化技術(shù)進(jìn)行秸稈生產(chǎn)乙醇實(shí)驗(yàn)，取得了較好的效果。

3.1.3 綜合利用

將秸稈粉碎后進(jìn)行烘干進(jìn)入反應(yīng)器，通過調(diào)節(jié)一體化設(shè)備的參數(shù)，綜合利用秸稈。進(jìn)入設(shè)備后，高溫下秸稈干餾出可燃?xì)怏w，在凈化時(shí)，改變溫度和壓力，收集不同溫度下的餾分，得到焦油、木醋液等副產(chǎn)物。凈化后的可燃?xì)怏w可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活，焦油和木醋液也是市場大量需求的產(chǎn)品。干餾后的剩余物，通過密閉高溫，生產(chǎn)出木炭，達(dá)到秸稈的綜合利用目的。

3.2 玉米芯的利用

玉米芯是生產(chǎn)糠醛的主要原料。目前，玉米芯生產(chǎn)糠醛的技術(shù)已經(jīng)較為成熟，糠醛是重要的化工原料，用途非常廣泛，同江市玉米芯產(chǎn)量較大，可滿足生產(chǎn)需要，也為同江市開展糠醛下游產(chǎn)品生產(chǎn)提供了原料，可大力促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3.3 米糠的利用

米糠是稻米加工過程中的副產(chǎn)物。三江平原水稻種植業(yè)技術(shù)水平較高，水稻產(chǎn)量較大。水稻加工的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的米糠，對其進(jìn)行壓榨或浸出，可生產(chǎn)出米糠油。精煉后的米糠油還能有豐富的維生素VE、磷脂和谷維素等幾十種天然生物活性物質(zhì)，是特別珍貴的健康食用油。

3.4 禽畜糞便的利用

禽畜糞便中含有大量的有機(jī)質(zhì)，同時(shí)也含有大量的營養(yǎng)元素。目前，同江市仍以丟棄為主，只有少量用于生產(chǎn)沼氣[5]。據(jù)測算，1 kg的沼氣替代相應(yīng)煤燃燒后CO2的減排量為0.33 kg。同江市應(yīng)大力發(fā)展禽畜糞便生產(chǎn)沼氣產(chǎn)業(yè)，提高禽畜糞便的利用率，使用沼渣生產(chǎn)有機(jī)食品，利用緊鄰俄羅斯市場優(yōu)勢，將蔬菜出口創(chuàng)匯，即利用廢棄物資源，也為同江市帶來經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語

秸稈等生物質(zhì)資源的利用方式還很多，如秸稈等生產(chǎn)高密度板、生產(chǎn)生物質(zhì)纖維、生物質(zhì)柴油等。同江市每年的生物質(zhì)產(chǎn)量較大，應(yīng)合理高效地利用廢棄的秸稈等生物質(zhì)，保護(hù)環(huán)境，提高資源的利用率，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

[1]劉宇剛.關(guān)于利用生物質(zhì)能的思考[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，23(3):443-445.

[2]李俊峰，王仲穎，梁志鵬，等.我國未來可再生能源開發(fā)利用的戰(zhàn)略思考[J].中國能源，2004(03):5-11.

[3]宋安東，裴廣慶，王風(fēng)芹，等.中國燃料乙醇生產(chǎn)用原料的多元化探索[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008(3)：302-307.

[4]李陽，孫巖峰，張玉蒼，等.玉米秸稈制乙醇預(yù)處理新工藝——液化技[J].食品科技，2009，34(9):123-127.

[5]陳勇，夏來慶.陳澤智.沼氣燃料熱化學(xué)分析及沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能評價(jià)[J].中國沼氣，1998(02)：8-10.