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1、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。开发生物质能 发展能源农业 作者:路明收录来源：中国新能源网 【摘要】农业是人类以固定、转化太阳能,获取农产品为目的的生产活动。种植业以固定太阳能为主,利用绿色植物进行光合作用,将无机物合成为葡萄糖、淀粉、脂肪和蛋白质等有机物，种植业又叫初级生产。 一、能源农业的概念和利用方式 所谓能源农业，就是以生产能源为目的的农业。能源农业以生物质能源为主要开发对象，它包括四种能源利用方式2（图1）: (一)直接燃烧方式 直接燃烧方式可分为炉灶燃烧、锅炉燃烧、垃圾燃烧和固型燃料燃烧四种情况。其中，固形燃烧是新推广的技术，它把生物质固化成型后,再采取传统的燃煤设备燃用。其优点
2、是充分利用生物质能源替代煤炭,可以削减大气co2和so2排放量。 (二)物化转换方式 物化转换方式包括三方面，一是干馏技术;二是气化制生物质燃气；三是热解制生物质油。其中，气化制生物质燃气技术推广面积较大,群众易于接受。 (三）生化转化方式 生化转化方式有两种,一是厌氧消化制取沼气;二是通过酶技术制取乙醇液体燃料。 (四)植物油利用方式 能源植物油是从油脂植物和芳香油（还原式烃）植物中提取的燃料油，经加工后,可以替代石油使用。 二、发展能源农业的重大意义 （一）拓宽农业服务领域，增加农民收入 恩格尔指出:在收入增加的时候,食品及生活必需品的支出占收入增加的比例递减。随着经济的增长,人们基本生活
3、需求得到满足后，消费热点将转向享乐型的产品，从而市场将减少食品、衣服的消费份额。进入新世纪后，我国居民消费结构发生了很大变化,恩格尔系数降到38。202年城市居民收入增长202X元，人均食品消费只增长19元，占新增收入的%,增加的因素主要是外出吃饭开支和烟、酒、茶的开支。对粮、油、肉、菜的消费开支下降,粮食人均消费金额下降3元。油10.元,肉5.元,菜2.4元。由于边际消费递减规律的作用，出现了农民收入增长难现象。197年以来，农民收入中来自农业的收入一直没有增长，农民增收主要靠工资性收入,202X年工资性收入占农民纯收入的34.%,2X年增加到36。这个经济规律告述我们：农业必须扩大服务领域
4、，向农业的深度和广度进军。农业不仅提供食品和纤维,还应提供能源和其它化工、医药等产品。发展能源农业为农业拓宽了服务领域,同时也为农民增收开辟了新途径。3 （二)缓解我国能源短缺，保证能源安全 我国从193年进口原油300万，成为原油净进口国,2X年进口达700万，202年进口1亿。预计到0X年，中国的gdp可能达到5万亿美元,能源需求25亿t到30亿t标煤，其中石油缺口16-2.亿t。开发生物质能源不但可行,而且非常紧迫。农业要抓住这个契机，提出能源农业的发展战略，并把它发展成为一个大产业。 (三）治理有机废弃物污染，保护生态环境 当前我国环境污染形势非常严峻。对环境污染最严重企业仍是养殖企业
5、和农产品加工企业。202X年通报点名批评的十家排污大户，8家是农产品加工企业。据国家环保总局22年第1周（02X年1月日20X年月1日），全国主要水系3个重点断面水质自动监测站八项指标(水温、h、浊度、溶解氧、电导率、高锰酸盐指数、氨氮和总有机碳)的监测结果表明：类水质的断面为3个，占53.4%;类水质的断面为10个,占13.7%;类水质的断面为6个,占2%；劣类水质的断面为1个，占47%。类以上劣质污水河流占46.6。水体污染中，农产品加工企业排出污染物的约占1/2。特别是,劣类水的河段,农产品加工企业污染贡献率更高。5全国人大X年对中华人民共和国固体废物污染环境防治法执法检查，对农村固体废
6、物污染问题提出严厉批评。据调查我国畜禽养殖场的粪便产生量达1.亿吨。80的规模化畜禽养殖场缺乏必要的污染治理设施,畜禽粪便未经处理直接排入环境，严重污染空气和水体。6我国温室气体排放已严重影响我国气候变化。国家气象局局长秦大河介绍，中国科学家预估了未来中国气候的变化:第一，中国气候将继续变暖。到02至203o年，全国平均气温将上升.7;到202X年,全国平均气温将上升2.;当大气中二氧化碳浓度加倍时，全 国平均气温将上升2.9。第二,中国气候变暖的幅度由南向北增加。到20年，中国西北地区气温可能上升1.9-3。第三，中国不少地区降水出现增加趋势,东南沿海增加值最大。长江中下游地区出现变干的趋势
7、,华北和东北南部等一些地区出现继续变干的趋势。 （四）广泛应用生物技术，发展基因工程 生物技术在培育能源作物，培育高效酶微生物方面大有作为。国外用转基因方法获得柴油油菜新品种;用转基因技术获得分解秸秆纤维生产酒精的工程菌。转基因技术应用于能源作物和能源微生物上,不受基因标识的限制，而应用在食物方面要求标识,因而受到很大限制。为了促进学科发展,生物技术可选择能源作物和能源微生物方向大力研究和应用。 三、实施能源农业的重大工程 (一）沼气计划 沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物发酵生成以甲烷为主的可燃气体。沼气发酵过程可分为两个阶段，即不产甲烷阶段和产甲烷阶段。沼气发酵产生的三种物质，一是沼气
8、,以甲烷为主,是一种清洁能源；二是消化液（沼液），含可溶性n、p、k，是优质肥料；三是消化污泥(沼渣),主要成分是菌体、难分解的有机残渣和无机物，是一种优良有机肥，并有土壤改良功效。沼气的生成物有很高的应用价值。很多人称:“沼气百利,而无一害”。 沼气发酵有四个特点： 1、沼气微生物自身耗能少 沼气发酵过程中，沼气微生物自身繁殖需要的能量是好氧微生物的1/120。对于基质来说,大约9%的cod被转化为沼气。 2、沼气发酵能够处理高浓度的有机废物 好氧条件下，一般只能处理co含量在00m/l以下的废水,而沼气发酵处理废水co含量可以高达0mgl以上。如表1所示，各种农产品加工废水，都可作为沼气发
9、酵的原料。 表1农产品加工转化企业排放水质特性原料名称 h值co/mg-1bd/m.-1酒精醪液 白酒废水 黄酒废水 制革废水 柠檬酸废水 淀粉废水 豆制品废水 造纸黑液 制药废液 乳品加工废水 高浓度啤酒废水 味精废水 糖蜜酒精废水 猪粪水 鸡粪水 奶牛粪水 -5 3.7-5.8 3.5-4 8-10 4.04. .6-.3 -50 11-1 4.0-.0 3.5-7.5 3.-0 .53.2 4.4 7.0. 65-7.5 72-8.20000000 1400-1300 003000 000400 100000000 300-1202 00002X0 1617000 500-400 2X-
10、10 900-00 2020-60000 4000-15000 100 400077000 70000-16285000300 5000 5050 1500202 600-2500 1000-00 700-120X 3450-4200 00-800 100-75000 700335 100-3000 220-6000 700-130 170302 3、能处理的废物种类多 沼气发酵可以处理人、畜粪便,作物秸秆,农产品加工企业的废水、废渣等。沼气发酵除去了0%的有机质，余下的部分再经过耗氧处理，便可达到国家排放标准。 4、沼气发酵受温度影响较大 沼气发酵可分为高温（0600c）、中温（3030)和
11、常温（自然温度）。高温发酵处理能力最强，中温次之,但需要一定的热能来维持所需要的恒定温度。 沼气计划应包括农村户用小型沼气和大中型沼气两个部分。 农村户用小型沼气技术已比较成熟,目前主推的是埋地圆柱形水压式沼气池，并已制定出国家标准（g475084、gb7514、g752-）。这种沼气池解决了进料和出料的矛盾，可以连续生产。农民不需冒生命危险去掏出沼渣。北方在沼气池上加盖塑料大棚，使沼气与养猪种菜相结合，组装成“四位一体”模式,成功的解决了冬季沼气发酵问题。各地从当地实际出发,把沼气与农民致富奔小康结合起来,形成生态家园富民计划，大大推进了农村户用沼气的发展，国家已列入西部大开发计划。为了使农
12、村户用小型沼气更符合国家经济建设和社会全面发展，建议： 1、国家进一步加大投资力度，满足广大农民的需求; 2、突出重点。一是解决生态脆弱区农民的燃料问题，巩固退耕还林成果，治理风沙危害。二是解决南方血吸虫高发区的虫卵处理问题。沼气发酵可以彻底处理血吸虫虫卵。据卫生防疫部门检测结果：在沼气池内，血吸虫卵秋季2天，冬季40天内,死亡10。通过沼气池的建设把厕所、畜圈连接起来,人、畜粪便进入沼气池,经过沼气发酵，杀死虫卵,切断血吸虫传播链。 大中型沼气主要用来处理城市污水、高浓度工业有机废水、人畜粪便及生活垃圾。近0年,世界各国积极发展大中型沼气,创造出许多新的工艺，随着高效、常温厌氧消化工艺的开发
13、，大中型沼气技术日臻成熟。我国不少企业兴办沼气,开展综合利用,取得了显著的经济效益和生态效益。如河南省南阳酒精总厂（天冠集团)先后建造了三座大型沼气池,集中处理了酒精醪液，形成了日供气4万3的能力,满足了南阳市4万户的生活用气，污染排放接近于,实现了社会效益、经济效益和生态效益三赢，形成了循环经济模式。北京市蟹岛度假村,建了一座的沼气池和一座50亩水面的污水处理系统，度假村内部生活垃圾和人畜粪便全部进行厌氧消化,产生的清洁能源供炊事用气，消化液和沼渣作优质肥料用于生产无公害农产品。生活污水处理后达到一级排放标准，回潅农田。整个度假村实现了污染0排放。当前我国环境污染日益严重，大中型沼气是消化有
14、机污染物的最有效方式。国家要把发展大中型沼气列入发展计划,制定促进大中型沼气发展的优惠政策，调动企业建设沼气的积极性,使我国大中型沼气的发展出现一个良好发展的新局面。既生产可再生能源，又促进污染环境的治理。 (二）酒精计划 酒精学名乙醇，是由碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物,结构是h5。酒精生产方法有化学合成法和生物发酵法。化学合成法酒精含杂质较多,其应用受到限制。生产上主要采用生物发酵法。制造酒精的原料可以是淀粉质原料、糖蜜原料、纤维原料和亚硫酸造纸废液。 酒精是一种清洁能源。少量使用可代替四乙基铅和te（乙基叔丁基醚)作汽油的防爆剂。大量使用则可与汽油混合制造汽油醇作汽车燃料。汽油醇作燃料可减
