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【专访陈冠益】中国农业废弃物发展的出路与能源技术革新!
来源:农业环境科学   发布者:ailsa   日期:2017-11-24   今日/总浏览:30/3402

生物质能源,是人类最主要的可再生能源之一。备受关注的农业废弃物作为生物质能源中重要的一部分,它的发展在当前面临着怎样的问题和挑战?我们国家农业废弃物的出路又在哪里呢?

观点

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陈冠益:天津大学环境科学与工程学院院长/教授 、西藏大学长江学者特聘教授。

我国现阶段与生物能源技术革新高度关联的是农业废弃物!利用农业废弃物来做生物质能源是最有优势的。因为它兼顾了农业废弃物的处理,兼顾了环境成本,兼顾了农业循环利用。我们国家农业废弃物发展的出路就在:高效产能源,循环产肥料。能源与资源的综合利用必然是农业废弃物的重要发展方向。

——陈冠益

访 谈

问:陈老师,您好!您多年来一直从事生物质能源与环境的研究工作。能源与环境问题是我们国家可持续发展的两大战略问题。“十二五”乃至“十三五”期间,我们国家的一项重要任务就是培育和发展节能环保战略性新兴产业,其中包括以生物质废弃物为原料的生物质能源等。那么我们国家目前正处于“低碳经济”转型期,您指出这其中生物质能源的力量将不容小觑?

陈冠益:是的。生物质废弃物是人类在利用生物质的过程中生产和消费产生的废弃物,包括农业废弃物、林业废弃物、生活废弃物、工业废弃物等。目前我国可收集利用的生物质资源总量巨大,每年约为10亿吨,其中可收集作为能源和资源的秸秆每年约为4亿多吨。那么为了减少生物质废弃物利用不当对环境造成的污染,我们需要回收宝贵的能量和资源,人们也就加大了对生物质废弃物能源化资源化的研究和利用。

低碳经济转型就意味着绿色发展,低碳经济转型和绿色发展是一脉相承的。而这其中,生物能源技术革新或者说突破是实现低碳经济转型和绿色发展的一个非常重要的技术推动。没有这个技术推动是很难实现低碳经济转型,也更谈不上绿色发展。

所以对于生物能源技术怎么革新?怎么突破?是我们一直在思考的问题。在我们国家现阶段和能源技术革新能够高度关联的是农业废弃物。因为从能源角度讲,农业废弃物能够生产出清洁绿色可持续的生物质能源。另外一方面,它可以把农业生产绿色化,乡村环境改善,农民生活品质提高,它对整个农业生态的发展都会起到推动作用。

因此农业废弃物能源化、资源化的生物质能源综合利用是支撑我们低碳经济转型,农业绿色发展,对整个能源技术的突破,都起到了很大的支撑作用。

问:那么生物能源技术要如何革新?这种革新与我们国家农业废弃物今后的发展出路有何关联呢?

陈冠益:我们国家生物质废弃物的能源化开发需要依靠科技进步。将生物质资源进行多联产开发利用,提高能量回收效率和资源利用率。

农业废弃物今后的发展出路必然是生物质能源化、资源化的综合利用。而这其中技术革新和突破的核心,就在八个字:“高效、绿色、循环、高值”。能源技术革新与农业废弃物的发展出路紧密关联。

但目前还面临着一些问题。大家也都在呼吁,生物质能源虽然技术有很多,但大多还都很单一,很多还没有达成共识,还没有定型,也就是还没有便于我们国家农业废弃物生物质能源更好地绿色发展的系统的技术模式。

第二,有些时候也不太好明确哪些技术更好用。因为农业很多时候受地域影响,所以很多技术是需要因地制宜,因具体地区情况而调整改变,加之农业受到本身的自然条件,生产条件,当地环境条件等很多方面的制约,不能随便按工业标准来制定。所以农业废弃物生物质能源的综合利用不能像工业那样简单明确,它需要有变化,它会有很多种。但我想,通过我们不断的研究,会有让大家达成共识的好的有针对性的模式。

我所说的模式,是从技术到应用的模式,一条线打通,绿色到高值,从这个角度去评判,确定出方案一 方案二,让大家去选择和利用,变为可产生价值的技术应用模式,现在还是有些乱象,不好评判。但农业废弃物的再利用,应用始终是出发点,对其能源技术革新一定要达到高效、绿色、循环、高值,这才能让我们国家的农业废弃物发展有更好的出路。

问:您提出农业废弃物的发展出路需要实现“高效能源化、循环肥料化”,需要把它看成一个系统?而实现它,是否难度大呢?

陈冠益:是的。我们需要把它看成是一个能源肥料农业系统,在这个系统中来实现“高效能源化、循环肥料化”。

从科研技术角度讲,难度还是挺大的。首先高效能源化,农业废弃物的杂质还是很多的,相对有些杂质,不像工业杂质那么纯,农业废弃物品质低杂质多而且能量密度低,在这样的条件下,要把它高效做成能源,会有很多挑战。并且农业废弃物能量密度是很低的,由低能量密度变为高能量密度,其实这里的挑战也是很大的。关键还有一个技术上的突破就是原料成本的约束。

拿秸秆为例,秸秆做能源也好做资源肥料也好,始终面临秸秆有些组份不好转化,秸秆有好几种组份,纤维素好转化,但是半纤维素、木质素不好转化,或者是在这边木质素好转化,在那边半纤维素不好转化,它始终存在有些好转化有些不好转化,始终是在一些特定的技术里面,有一些东西不好转化,所以难度就很大了。单一技术针对某一个组分比较好,但是秸秆有很多个组份,有些组份不好转化,那么单一技术遇到障碍,同时秸秆中还有一些杂质,这些杂质还会限制技术的发挥。因此,很多研究人员会思考,这样的技术如何突破?也就是这些秸秆组份能同时很好转化是我们在思考的一个技术问题,而这里面的研究方向是生物技术和化学技术怎么结合?这也是生物质能源技术的主攻方向,也是秸秆利用的一个方向。

另外,从绿色循环肥料的角度来看秸秆,它的核心问题倒不是做肥料难,难的是它是一个系统,绿色循环产肥料与高效产能源需要结合在一起。它在整个秸秆的利用系统,获得比较好的价值,在这个过程中,难的是需要兼顾整个系统的效率,兼顾整个系统的价值,不但要把秸秆变为能源,而要把它变为资源,变成肥料。

这就是我们进行农业废弃物能源化、资源化综合再利用时思考的核心问题:高效产能源,循环产资源变肥料。这样才可以产生农业废弃物的高价值,才可以兼顾能源和肥料的双重效益。所以我们需要用农业系统的观念来考虑和解决农业废弃物能源化和资源化的综合利用的发展。

解决好农业废弃物,不仅是解决能源、资源再利用问题,更大的是解决了环境问题。对于我们当前的研究来讲,其实都带有紧迫的社会需求,也是根据国家的发展需要来进行。

问:但现实中还是有很多实际问题的,比如我们如何解决农村有机固废收集成本的问题?对于在废弃物处理的过程中,各种费用的产生由谁来买单,农业废弃物处理的长效机制如何建设?您认为应该是什么样的呢?

陈冠益:我认为农村有机固废收集成本的问题是个现实的难题,目前更应该由政府制定政策加以引导。各种费用的产生由谁来买单,目前我认为应该由政府分摊主要的成本,因为毕竟是涉及环境污染控制与节约能源资源的社会公益事业。农业废弃物处理的长效机制是政府引导,社会资本参与,农村农民参与的机制。

问:您觉得农业废弃物生物质能源最终能否成功发展,关键是在技术和政策的管理?

陈冠益:是的。中国必须要有国家政府层面的顶层设计,推出中国模式的农业废弃物利用模式,咱们现在对于农业废弃物利用的模式是分散的、多元化的,其实我们需要有一个可以让大家达成共识的技术模式。从现状出发解决问题。从农业、农村环境来讲,农业废弃物种类有很多,都是很紧迫地需要解决。而这些废弃物之间其实都是有关联的,比如农村垃圾会影响到废水,其实这就是一个系统。就是国家需要站在一个高角度来进行顶层设计,然后选择几个好的案例把它做好,让大家形成共识。我们现在就是缺少对农村的系统化设计,系统设计包括几个村 几百个村的整体设计,目前还都是这一个点,那里一个点,缺少固定的可持续的系统发展模式。如果把它设计出一个可以良性循环的农村系统,这样农业废弃物的处理利用也会有的放矢。

问:国家发改委刚刚发布《国家发展改革委关于全面深化价格机制改革的意见》,其中有关“创新和完善生态环保价格机制”环节中提到-要完善可再生能源价格机制。您觉得何为完善?价格机制的完善是否对我们整个生物质能源绿色发展会起到一种倒逼式的助推作用呢?

陈冠益:我认为完善可再生能源价格机制,主要的机制应该是谁受益谁买单,价格补贴应该折算到终端产品的销售中,要把生态环保价格折算到实际的可再生能源价格上去,这样才能起到促进整个生物质能源技术和产业的绿色发展。

问:您的团队名称叫“生物质能源环境创新团队”,当前主攻的研究方向可否介绍下?

陈冠益:我们现在主攻的方向就是农村、农业中废弃物能源和资源的综合利用。同时使整个过程实现清洁生产和环境友好,从而实现增值,反哺生物柴油、燃料乙醇及生物质燃气等能源产品的开发,这也是发展趋势。

以前我的研究过多的只考虑能源,现在我考虑的是生物质能源与资源的综合利用。所以,从科研角度,从技术研发角度讲,我现在的方向主要是在生物技术和化学技术如何融合,让它们可以形成一个整体,如何一脉相承,这是我现在研究比较多的。

单一的化学技术可以完成能源的转化,但它实现不了能源与资源的综合利用,所以我们需要研发出化学和生物技术的耦合,才能维持或保持能源和资源综合的利用价值。这也是当前科研的重点。而且能源与资源的综合利用必然是农业废弃物的重要发展方向。希望我和我的团队可以为农业废弃物的绿色发展做出贡献。

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