业界探讨“双碳”背景下秸秆高值化利用——找回农业生产的另一半

　　1998年，四川双流县农民焚烧秸秆导致当地机场数十个航班不能正常起降，引发社会对于秸秆这一农业废弃物的广泛关注。彼时，我国对秸秆的处理几乎只有焚烧一条路。每逢收割季节，各地田间遮天蔽日的浓浓白烟成为早年农业粗放发展的一个注脚。

　　经过20多年攻坚，如今我国秸秆利用交出了令人欣慰的成绩单：2020年全国秸秆产生量8.56亿吨，可收集量7.22亿吨，利用量6.33亿吨，综合利用率87.6%，较2015年提高7.5个百分点，较2008年提高约18个百分点。综合利用，成为与秸秆连接在一起的关键词。

　　而8月4日在北京举行的“双碳”背景下秸秆高值利用成果报告会，让业界把对秸秆的关注点放在了高值化上。

　　秸秆是农业的另一半 全国年产生量超过8亿吨

　　“在玉米、小麦等作物的一生中，果穗生长时间仅占约1/4。其生物量的40%转化为秸秆，25%~30%的氮、20%的磷存在于秸秆中。可以说，农业的产物一半在籽实，一半在秸秆。秸秆是名副其实的另一半农业。”中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员姚宗路告诉中国化工报记者。

　　在原农业部常务副部长尹成杰看来，在现代农业加快发展时期，秸秆也成为重要的农产品。粮食、水果、秸秆从本质上来说都是农业生物。发展以秸秆为主的生物质综合利用产业，就是保护耕地、保护蓝天、保护青山绿水。他认为，搞好秸秆综合利用，是促进农业绿色发展、加强农村生态环境治理的需要，是提高农业比较效益、增加农民收入的需要，是有效防控农作物病虫害、减少农药投入的需要，更是转变农业生产方式，延长农业生产链、供应链、价值链的需要。

　　“我国秸秆年产生量超8亿吨。对农作物秸秆进行综合利用，能在很大程度上改变农业的低效率。我国农业质量和效益还不太高，很重要的原因就是我们丢掉了一半。如果把农业这另一半捡回来，就能真正提高经济效益、社会效益、生态效益。”尹成杰说。

　　国家发改委环资司原司长任树本也认为，在“双碳”背景下，以集约化、产业化、高值化为重点，通过技术创新和典型引领，推进秸秆综合利用产业发展，具有重要的现实意义。

　　利用质量亟待提升 原料化利用率仅为1%

　　任树本指出，现阶段秸秆综合利用的主要路径包括肥料化、饲料化、燃料化、基料化和原料化。目前我国秸秆综合利用率已达87.6%，但从利用结构看，直接还田是其主要利用方式，原料化利用率仅占1%。

　　姚宗路介绍，2016年以来，农业部、财政部累计安排中央财政资金111.5亿元，在全国支持1000余个县次综合利用秸秆。目前我国秸秆综合利用率已经不低，部分省市达95%以上。如北京综合利用率超过99%，河北综合利用率超过97%。但从秸秆利用的产业现状看，秸秆离田利用还是以小农户自用为主，市场化主体利用量仅占离田总量的20.8%。目前年利用量1万吨及以上的市场主体1562家，占4.9%，主要为饲料化和燃料化利用企业，分布在安徽、黑龙江、辽宁、山西、河南、山东等地;年利用量10万吨及以上的市场主体66家，仅占0.2%，以燃料化利用企业为主，分布在安徽和黑龙江等地。

　　“目前大部分秸秆只是用于还田，产业链总体效益不高。应该推动秸秆利用的数量与质量并重，提升科学利用水平，支持高值化利用。”姚宗路说。

　　高值化利用途径多 聚乳酸、黄腐酸肥料成热点

　　在8月4日举行的“双碳”背景下秸秆高值利用成果报告会开始前，丰原集团董事长李荣杰身穿白色衬衣、蓝色裤子走进会场。他指着身上的衣服笑着说：“这一身都是用聚乳酸做的。”

　　用秸秆生产聚乳酸，正是丰原长期以来的攻坚方向。“这是我们为北京冬奥会、冬残奥会供应的可降解餐具，以玉米、秸秆等生物质原料经发酵提取得到乳酸再聚合而成，降解过程中没有微塑料和有毒有害气体产生，是环境友好型材料;这个纯聚乳酸菜板是由秸秆制造的，是二氧化碳和水光合作用的成果，不生细菌和黄曲霉素；这是我们生产的皮革，是生物基聚氨酯，其聚乳酸多元醇和赖氨酸异氰酸酯都由生物材料生产，下一步把化纤基布换掉，整个皮革就都可以是秸秆制造，能替代TDI、MDI……”在发布会现场，李荣杰对记者如数家珍。

　　除了聚乳酸，秸秆还可用于生产不少高附加值产品。姚宗路指出，秸秆高值化技术的路径，按生成产品属性分为固态、液态、气态3种。通过生物炭提质、酶解糖化、发酵等途径，秸秆可生产生物基材料，包括炭基肥、储能材料、聚乳酸、可降解地膜、黄腐酸肥料等固态产品。通过糖酵解、ABE、碳链延长、水相生物合成等途径，秸秆可生产乙醇、丁醇、平台化合物、高品质燃油等液体燃料和化学品。通过暗发酵、光发酵、化学催化等途径，秸秆可生产生物天然气、氢气等清洁能源。

　　据中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员刘家磊介绍，由于重使用、轻回收，我国部分地区农田地膜残留污染严重，影响土壤通透性、作物生长发育，破坏生态环境，成为制约农业可持续发展的瓶颈。在这一背景下，发展生物降解地膜迫在眉睫。而由秸秆生产的聚乳酸可成为降解地膜的原料。“我们在新疆石河子棉花种植实验中发现，聚乳酸降解地膜与传统聚乙烯地膜相比，出苗率一致、保水性提升20%、控杂草能力接近，已能满足棉花生产覆膜的基本要求，为农膜发展提供了新方向。”刘家磊说。

　　姚宗路还表示，秸秆可经粉碎均质化、酸碱软化调质、好氧/厌氧发酵等步骤生产黄腐酸肥料，在农业种植特别是果蔬、花卉种植领域广泛应用。国内黄腐酸肥料年产量约190万吨，需求大于供应。主要生产企业分布在山东及西北地区，其中山东泉林嘉有、山东万瑞生态、陕西大成等公司的年产量突破10万吨。此外，研发秸秆工艺制糖过程副产物生产黄腐酸肥料技术，实现工业副产物高值转化也是未来趋势。丰原集团采用该技术的万吨级工业示范项目有望于今年8月中下旬试车投产。

　　“此外，我们还在研发秸秆生产燃料乙醇技术。我国现有8亿~9亿吨秸秆，10亿吨左右农林废弃物。按丰原技术成果计算，用这近20亿吨农业废弃物生物质，能生产2亿吨生物能源、2亿吨生物材料。把秸秆的价值充分发挥出来，既可为石油安全提供支撑，也符合“双碳”目标。”李荣杰说。

　　专家提出产业发展建议 期待成本降低、工艺突破、政策扶持

　　针对秸秆高值化利用产业发展，与会专家也提出了建议。

　　“我们也要看到，秸秆原料化利用产业面临挑战。”任树本说，一是秸秆原料的产生具有分散性，不同地区秸秆收贮运能力水平和成本有较大差距，需采用合理模式予以解决，从而有利于广泛复制应用。二是秸秆原料化利用的效率普遍偏低，与化石基产品相比替代成本较高，亟待出现新的工艺技术突破或通过提升规模效益解决。三是在生物经济发展的热潮期，技术快速迭代、竞争日益激烈，要做好科学论证，防止一哄而上。

　　尹成杰则提到，要进一步深化各层面对农作物秸秆综合利用的认识，特别是要深化对秸秆资源及其产业定位的认识；要采取有效措施降低秸秆深度加工利用的成本，提高附加值和经济效益；要加快秸秆综合利用的科技创新，应用现代信息技术甚至数字化技术提高效率和质量；建议制定扶持秸秆综合利用的政策措施，在财政、税收政策上给予支持。