自然分解产生大量甲烷,综合利用技术水平低
生物质是未来补充化石资源的主要可再生资源之一,也是唯一可转化为固体、液体、气体能源的可再生能源,同时还可转化为生物基材料和化学品,其对未来能源的重要性不言而喻。在近日举办的2024中国化工学会能源、材料与化工学术会议上,中国工程院院士、广州能源研究所研究员陈勇指出,我国生物质资源主要来源于农林、生产、生活过程中的废弃物,量大面广且兼具资源和环境二重性。任其自然排放,会分解产生大量甲烷等温室气体,也会导致水体、土壤污染。应赋予其战略资源属性,以保障生物质利用技术和产业健康稳定发展。“这也是能源新质生产力发展的重要切入点。”他说。
能源化利用可降低甲烷排放
据陈勇介绍,生物质分为主动型与被动型两类。主动型生物质是人类为了获取能源、资源而主动生产的生物质,包括含油、含糖、淀粉、纤维素类能源植物等,具有可主控、可规划、可定量等特点,被视为正常的能源、资源;被动型生物质主要指生产、生活过程中产生的废弃物,包括林业废物、农业废物、畜禽粪污、果蔬边角料、食品加工剩余物等,具有难主控、难规划、难定量等特点,同时也是造成大气、水体、土壤污染的污染源。
“众所周知,欧洲、巴西等地区和国家生物质利用工作做得非常好,他们用的主要是主动型生物质。”陈勇介绍说,我国的生物质大部分属于被动型生物质。因其具有资源和环境的二重性,应优先发展。然而目前,我国将生物质视为废弃物,相应的管理机制、应用模式、价格体系等影响了生物质利用产业的发展。
“农林废弃物的能源化利用,不仅能大幅降低甲烷排放,更能实现巨大的能源与环境效益。”陈勇表示,《甲烷排放控制行动方案》提出了八大重点任务,其中第三条任务就是推进农业领域甲烷排放控制。目前,我国农林废弃物年产生总量接近100亿吨,如果不加以处理,任其自然分解,会产生大量甲烷、氧化亚氮及其他污染物。而我国每年农林废弃物能源化利用潜力约为13亿吨标煤,农林废弃物全量化收集利用将能够直接减少碳排放30多亿吨。同时,含有的氮、磷、钾等营养元素的全量化收集与利用将能够替代化肥(折纯)约9000万吨。
生物质开发存三重短板
陈勇认为,目前我国生物质开发存在三方面问题。
一是资源属性认识弱,缺少管理机制。首先,属性认识不足。农户对于畜禽粪污、作物秸秆的资源、环境、民生、零碳等价值属性认识不深刻,往往将其视为无用的废弃物,甚至随意丢弃,导致资源浪费和环境污染。其次,缺乏统一规划。缺乏针对这些废弃物资源化利用的统一规划和战略布局,不同地区和不同部门之间缺乏协调与配合,难以形成合力推进资源化利用工作。再次,信息管理缺位。尚未建立起覆盖收集、运输、处理、利用等环节的全生命周期信息化管理体系,导致废弃物收集端与利用端信息不对称,阻碍了规模化、产业化发展。
二是利用技术水平低,缺少系统行业标准。我国在农林废物资源化利用方面存在技术瓶颈,如热解生物炭还田技术经济性待提高,生物质制备绿氢、甲醇、航空燃料等高值化技术尚处于探索阶段。而由于技术研发方面投入不足,也缺少对这些技术的持续稳定支持,制约了利用技术水平的提升。同时,我国尚未建立完善的系统行业标准体系,未对资源化利用过程中的技术水平、经济性、能源消耗、环境影响等作相应规定,导致利用不规范,环境经济效益欠佳。
三是政策落实不到位,难以实现规模化生产。国家政策落实不到位、土地流转经营政策不落实,难以激发企业的积极性和参与度。同时,废弃物收集没有规模化,也就难以实现现代化、集约化收集,加之原料价格波动大,缺乏信用管理制度,人为随意调整原料(废弃物)价格以及缺少价格干预措施等因素,大大增加了资源化利用企业的运营风险。此外,我国农林废弃物资源化利用领域市场体系不完善,尚未建立面向绿色GDP和与碳税相结合的废弃物资源化利用市场体系,缺乏公平、透明、规范评价废弃物处置生态效益的市场环境,制约了产业健康发展。
转化技术发展瞄准高质高效
针对上述问题,如何高效利用这些资源是关键。
据介绍,应用现有资源利用技术处理农林废弃物,直接损失排入环境占比约为38.2%,有机肥占比26.7%,生物质能占比16.2%,饲料占比7.6%,原料占比5.2%。陈勇指出,当前农林废弃物资源能源化利用比例较低,提升收集率与利用率,降低直接流入环境导致的污染与资源浪费,是实现行业可持续发展的基础。因此,他建议生物质转化技术应向更加高质高效的生物燃气、制氢产醇、生物基材料、生物化学品方向发展。
为此,陈勇给出四点建议:一是赋予农林废物战略资源属性,纳入国家自然资源管理,必要时组建国家生物质利用集团,以推动产业发展。二是加强科技创新、标准建设,促进农林废物高值化利用。三是积极推进土地流转经营政策落地,提高规模化、集约化效益。四是建立科学合理的定价体系,保障产业可持续发展。
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