| 标题 | 农业废弃物资源化利用现状及前景展望 |
| 范文 | 葛磊 [摘要]农业废弃物是富有价值的可回收资源，其资源化利用水平有待提高，我国农业废弃物资源化利用朝着多元化方向发展，按照应用方向可以分为肥料化、饲料化、能源化、基料化、原料化。分析农业废弃物资源化利用现状，并对其前景进行了展望。 [关键词]农业废弃物;资源化利用;前景展望 [中图分类号]X703[文献标识码]A 引言 我国是世界上最大的农业国家之一，随着现代农业快速发展，农业技术装备水平不断提高，我国农业产量产能得到了巨大提升，随之大量農业废弃物不断产生。一般来讲，农业废弃物指得是在整个农业生产和再生产环节过程中产生的非产品型产出，可以分为四种类型。其一为农业生产废弃物，主要为秸秆、枯枝落叶、废旧地膜、废弃农药化肥包装物等;其二为农业加工废弃物，如蔗渣、甜菜渣、土豆渣等在农产品加工过程中产生的废弃物;其三为畜禽废弃物，如畜禽粪便、病死畜禽等;其四为农村生活废弃物。据统计，我国每年产生秸秆近9亿t、稻壳8000万t，约1/4未能资源化利用;每年产生蔗渣700万t，综合利用低效;每年产生畜禽粪污约38亿t，综合利用率不到60%。 农业废弃物具有量大面广、种类繁杂、可再生、可利用、地域性显著等特点，往往随意堆放、肆意焚烧、并且易腐败变质，给周边城乡生态环境造成了严重的危害。为此国家出台了一系列农业废弃物资源化利用的政策和办法，促进农业废弃物的高效化、无害化和资源化利用。农业废弃物的合理资源化利用不仅能够有效解决农业环境污染问题，保障美丽宜居乡村的建设，还可以促进农业结构调整，助力农业可持续发展和农业供给侧结构性改革。 1? ? 农业废弃物资源化利用现状 目前，我国农业废弃物的资源化利用朝着多元化方向发展，其中按照应用方向可以分为肥料化、饲料化、能源化、基料化、原料化。按照技术属性可以分为微生物技术、物理化学技术、材料工程技术。 1.1? ? 肥料化 由于多年来掠夺式的土壤利用方式导致土壤越来越贫瘠，可耕性越来越差，将农业废弃物进行肥料化，通过直接还田或间接还田的形式，将其归还到土壤中，不但可以显著增加土壤有机质、提升土壤养分，还能够对土壤进行改良和修复，是具有良好的经济、社会效益价值的废弃物资源化利用的一种做法。 农业废弃物肥料化的方式主要有机械化直接还田、覆盖还田、快速腐熟还田、稻麦双套还田、堆沤还田、加工有机肥等。 目前，农业废弃物进行肥料化还是以直接还田为主，利用直接还田或简易堆肥虽然可以解决当地环境污染的问题，但应用价值较低，存在低效利用的问题。将农业废弃物如秸杆、畜禽粪污、蔗渣、糖厂滤泥等通过好氧堆肥处理，通过应用先进工艺技术手段提升好氧堆肥机械化、环保化、高效化水平，提升产品高质化、多样化、多功能化，是提升农业废弃物肥料高值化的最佳过程。 我国资源大分布广种类多的农业废弃物为好氧堆肥工艺提供了优良原料和辅料。好氧堆肥指的是在一定的湿度、温度等可控条件下，有机物被好氧微生物分解，病原体被杀灭，进而形成稳定的腐植类物质，是无害化有机肥料的一种生产方式，产品可以用于生产商业有机肥、复合肥、土壤改良剂，是实现藏粮于地的最佳工艺。好氧堆肥的工艺流程主要有材料筛选、原料预处理、发酵与陈化、产品加工等几大步骤，其中发酵工程为好氧堆肥的核心工程。例如以山核桃壳、锯末、枯枝落叶、药渣等植物类农业废弃物为原料，通过好氧堆肥工艺，其产品不仅富含氮、磷、钾及多种矿质元素，并且具有良好的持水、透气和吸附能力，可以促进团聚体形成，降低土体容重，增加土壤孔隙度，使土体中的水、气、热状况得到优化。 1.2? ? ?能源化 植物源农业废弃物大都由植物光合作用直接或间接产生，相比于典型的化石燃料，具有可再生周期短、量大面广、价格低廉的优点。目前对农业废弃物的能源化利用不仅可以利用生物质燃烧发电技术直接获取能量，还可以通过将其转化为生物柴油、成型燃料、沼气等生物质储能燃料。 生物质发电技术是处理农业废弃物最直接、处理量最大、最易实现工业化和产业化的一种技术途径，按其工业技术可以分为生物质直接燃烧发电技术、生物质与煤耦合燃烧发电技术、生物质气化发电技术三类。其中生物质直接燃烧技术就是将生物质直接代替燃煤进行火力发电的技术，主要处理对象为作物秸秆，按其燃烧类型可以分为炉排燃烧技术和流态化燃烧技术，目前均已实现农业废弃物燃烧发电示范化、产业化。生物质与煤耦合燃烧发电技术是利用现有火力燃煤电厂的高效率设施设备，将生物质与煤进行掺混燃烧，不仅可以充分保持煤粉发电的高效率，还可以高效利用生物质资源，具有投资少、技术门槛低、技术可靠、运行灵活、发电效率高等特点。生物质气化发电技术就是先利用气化炉将生物质转化为可燃气，并通过净化装置去除其中的杂质后，利用燃气设备进行发电的技术，是生物质能源化最洁净有效的利用方法之一。 生物质成型燃料技术是农业废弃物能源化另一个重点发展方向。植物源农业废弃物主要有纤维素、半纤维素、木质素组成，而木质素是具有芳香特性的非晶体聚合物，具有软化点但没有熔点，因此在一定温度和压力下，软化后的木质素可以作为内部黏合剂，将颗粒内部的纤维素和半纤维素及相邻颗粒紧密结合，冷却固化后即可形成形状统一且具有一定紧实度的固体成型燃料。目前，应用生物质成型燃料技术的工艺主要有湿压成型、热压成型、炭化成型这三类。农业废弃物成型燃料具有原料面广易得，工艺简单易于实现产业化，产品热效率高，且便于储存运输等优点。相比于化石能源煤炭，充分燃烧后的灰渣不仅不会污染环境，还由于其富含农作物需要的钾元素，可作为肥料还田，因此具有很强的经济、社会价值。 由于农业废弃物中富氧，植物源农业废弃物秸秆、麸皮等利用微生物技术，经过预处理、水解、发酵、蒸馏、脱水等步骤生产得到燃料乙醇。该生产工艺能够实现碳的零排放，并且与粮食乙醇相比，具有绿色环保、价格低廉、可持续发展等优点。 1.3? ? 原料化利用 由于农业废弃物来源面广、价格低廉，可以将农业废弃物作为许多工业的生产原料。目前，对于农业废弃物的原料化利用方向主要有以热解工艺制备生物炭利用方向;以糠醛、木糖醇等有机化学用品;以含硅原材料生产的硅化工原料;以分离纤维素、半纤维素、木质素为原料的纤维素功能材料。 生物炭是植物源农业废弃物在低氧或缺氧的情况下经过高温热裂解后形成的一类具有高度芳香结构化的固体多孔炭质材料，具有高密度、大比表面积和发达的孔隙结构等特点，使其有着良好的吸附能力、离子交换能力、抗氧化性能和抗微生物分解性能，能够有效改善土壤结构和理化性质、调至土壤微生物群落系统、增加土壤碳含量，已成为环境修复、土壤改良的一种新兴材料。 植物源农业废弃物中丰富的纤维性组分和高蛋白资源，可以作为原料生产人造纤维板材、造纸、发泡缓冲材料、纳米纤维素等材料。例如，将作物秸秆经机械粉碎、打浆、帚化等预处理后，在发泡剂、胶黏剂等助剂的辅助作用下，混炼后经热压成型可制得植物纤维发泡缓冲材料。秸稈内丰富的纤维能够促进材料内部气泡孔的生产，并且可以通过改变工艺条件及配方比例实现对气泡孔径及分布的可控调节，以此实现良好的吸能抗震性能。植物纤维发泡缓冲材料制备技术具有工艺简单、成本低廉，有着良好的产业化应用前景。 通过将木质纤维类农业废弃物中的纤维素、半纤维素分别进行分离、提取、纯化，利用改性技术将其功能化，获得吸水树脂、重金属吸附剂等高附加值产品。将分离纯化的纤维素通过一定的物理化学处理后可以获得纳米纤维素，纳米纤维素可以用于分散剂、增强剂，纳米薄膜还可以用于制备储能材料，具有广阔的应用前景。 1.4? ? 饲料化利用 以作物秸秆、经济作物尾叶、蔗渣、甜菜渣等植物源农业废弃物为原料，通过青贮、微贮、氨化等工艺将其初步降解，形成牲畜喜食的饲料产品。例如将作物秸秆进行氨化处理，利用氨水、尿素等作用破坏秸秆中纤维素、半纤维素、木质素之间的紧密结合，加速纤维素和半纤维素的分解，从而提高秸秆的粗蛋白和消化率，使原来无法利用的营养成分被充分利用，喂牛羊具有良好的效果，提高畜牧业经济效益，并且作物秸秆也可以粉碎成草糠，作动物辅助饲料。 1.5? ? 基料化利用 农业废弃物基料化利用是指将农业废弃物经过微生物技术加工成能够为动物、植物及微生物生长提供良好条件的有机固体养料。农业废弃物的基料化应用目前主要有5种途径分别为食用菌生产栽培基质、植物育苗及栽培基质、动物饲养垫料及微生物制剂吸附物料以及在逆境环境下用于阻断障碍因子的物料。 2? ? 农业废弃物资源化前景展望 目前，我国针对农业废弃物已经出台了一系列相关文件，根据生态环境保护和产生发展双重驱动，将农业废弃物资源化产业进行联动，通过不同产业直接的相互协调作用，构建完善的资源化产业协作体系，优化产业结构，形成农业废弃物低值高效产业先行，高值产业稳步推进的发展态势，实现对农业废弃物的全量化、高值化、无害化的资源运作模式。 另一方面，我国农业废弃物种类分布不均，地域性差异显著并且各地产业化基础不一，因此还需要形成适应于不同地区的区域利用模式，优选重点产业。 [参考文献] [1] 孙振钧，孙永明.我国农业废弃物资源化与农村生物质能源利用的现状与发展[J].中国农业科技导报，2006，8（1）：6-13. [2] 陈智远，石东伟，王恩学，等.农业废弃物资源化利用技术的应用进展[J].中国人口.资源与环境，2010，20（12）：112-116. [3] 彭靖.对我国农业废弃物资源化利用的思考[J].生态环境学报，2009，18（2）：794-798. [4] 张野，何铁光，何永群，等.农业废弃物资源化利用现状概述[J].林业科学，2014（3）：64-67，72. [5] 孙永明，李国学，张夫道，等.中国农业废弃物资源化现状与发展战略[J].农业工程学报，2005，21（8）：169-173. |
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