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开发生物质能 发展能源农业

时间:2007-1-27栏目:石油能源论文

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

  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。在光合作用中,每固定1克分子CO2,大约吸收209.3×104J的日光能,光合产物中有46.9×104J的能量以化学能的形式固定下来。其余的162.4×104J的能量在固定CO2过程中,以热能的形式消耗掉了。由于人类培育了高产、高效、优质的农作物品种,为植物生长创造良好的生产条件,农业生产中植物固定太阳能的效率大幅度提高。植物光合作用效率,一般在肥沃地区可达到1%-2%,在贫瘠荒凉地区仅0.1%,人工精心管理的农田生态系统有过6%-8%的记录。[1]养殖业、农产品加工业则是以转化太阳能为主,又称次级生产。养殖业生产的动物产品(肉、奶、蛋、毛、皮等),在转化过程中大量的能被消耗掉了,一部分以粪便形式排出,一部分能量以尿和气体(甲烷、氢)能形式排出。在农产品加工中,除了提取主要产品外,还有大量的能量在排出的废水、废物中。农产品转化过程中的畜禽粪便,农产品加工排出的废水、废料都可作为生物质能源加以开发利用。

  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%。2002年城市居民收入增长2020元,人均食品消费只增长109元,占新增收入的5%,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83元。油10.1元,肉25.3元,菜12.4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。 1997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,2002年工资性收入占农民纯收入的34.5%,2003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,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1993年进口原油3000万t,成为原油净进口国,2000年进口达7000万t,2003年进口1亿t。预计到2020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1.6-2.2亿t。[4]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和农产品加工企业。2003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2004年第1周(2004年1月5日~2004年1月11日),全国主要水系73个重点断面水质自动监测站八项指标(水温、pH、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:Ⅰ~Ⅲ类水质的断面为39个,占53.4%;Ⅳ类水质的断面为10个,占13.7%;Ⅴ类水质的断面为6个,占8.2%;劣Ⅴ类水质的断面为18个,占24.7%。Ⅳ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Ⅴ类水的河段,农产品加工企业污染贡献率更高。[5]全国人大2003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17.3亿吨。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2020至203O年,全国平均气温将上升1.7℃;到2050年,全国平均气温将上升2.2℃;当大气中二氧化碳浓度加倍时,全

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