吉林省玉米秸稈利用現狀與潛力

一、吉林省玉米秸稈利用現狀

我國是一個農業大國，秸稈資源尤其豐富，據估計，我國每年農作物秸稈產量達7 億多噸，作物加工副產物量為1億多噸。我國秸稈數量大種類多、分布廣，長期來，秸稈是我國農村居民主要生活燃料大牲畜飼料和有機肥料，部分作為工業原料和食用菌基料。近年來，隨著農村勞動力轉移能源消費結構改善和各類替代原料的應用，加上秸稈綜合利用成本高、經濟性差、產業化程度低等原因，開始出現了地區性、季節性、結構性的秸稈過剩，特別是在糧食主產區和沿海經濟發達的部分地區。違規焚燒現象屢禁不止，不僅浪費資源，污染環境，還嚴重威脅交通運輸安全。在農業生產的基本循環中，秸稈還田對保持土地肥力、防止土壤侵蝕、維持作物可持續生產具有重要作用。而且，長期以來秸稈還是畜牧業主要的飼料來源，也是農村取暖的主要能源。盡管現在已有大量秸稈用于還田、飼料和工業原料以及農民生活燃料等方面，但仍有很大一部分秸稈直接在田間焚燒，而且由于熱利用率低，造成了秸稈資源的極大浪費，并且導致大氣污染，甚至影響人民群眾的健康。隨著現代農村經濟和生產力的高速發展，石油資源日益枯竭和生態環境不斷惡化，使得秸稈資源化具有重大的現實意義。當前我國秸稈利用方式很多， 主要是還田利用、飼料化處理、秸稈能源化利用和作為工業生產原料等。 目前，吉林省玉米秸稈產業發展已形成顯著優勢，正在運行的相關企業和生產線如下：

（一） 吉林省玉米秸稈綜合利用產業聯盟

2010年12月22日吉林省玉米秸稈綜合利用產業聯盟在長春成立，聯盟中13家開發玉米秸稈產業的知名企業、科研機構將讓各單位之間的雙邊和多邊合作得到進一步發展，達到合作多元化的效果，以此推動吉林省玉米秸稈綜合利用新能源產業的快速發展。

（二）遼源、梅河口生物能發電

吉林省遼源、梅河口等地秸稈發電項目均已啟動投產。國能遼源生物發電有限公司是吉林省第一個生物質發電工程，也是我國第一批環保清潔和可再生能源生物發電示范項目之一。年消耗生物質能燃料20～28萬t左右，提供綠色電力約2億kWh，可為當地農民增收約6000～8000萬元，發電的成本幾乎全部轉化為農民的收入。圍繞燃料收加儲運環節，可直接吸納農村勞動力1000多人。國能梅河口生物發電有限公司，2010年共生產綠色電力6400kWh，消耗農林廢棄物12.3萬t，實現主營業務收入3921萬元，利稅308萬元，為周邊農民創收3200多萬元。

（三）吉林鼎基新能源公司玉米秸稈顆粒項目

吉林鼎基新能源公司玉米秸稈顆粒項目2010年5月27日開工，吉林鼎基新能源開發有限公司玉米秸稈顆粒項目設在農安縣。項目總占地面積 14.6 萬 m2，公司總投資在10億元以上，一期投資2億元。秸稈顆粒項目可以實現節能減排。吉林鼎基新能源開發有限公司還將與大中專院校聯合科研攻關，對秸稈顆粒產品進行深度開發，生產木糖醇、木質紙漿、酒精、可降解餐盒、生物質有機肥等。不斷延伸產業鏈條，爭取用3年左右時間，努力打造成中國最大的生物質能源基地。

（四）大成集團玉米秸稈生產植物多元醇和制糖新技術

2009年，長春大成集團成功開發出了多種非糧植物資源，率先實現了從玉米原料平臺向多糖原料平臺的轉變，特別是用玉米秸稈資源替代玉米，實現原料平臺的第二次飛躍，為解決國家糧食安全問題闖出了一條新路。

大成生物化工新材料工程技術中心的秸稈利用方向代表了吉林省秸稈利用方向，主要將秸稈用于秸稈糖的制造。玉米秸稈主要成分為纖維素（35%-40%）、半纖維素（19%-21%）和木質素（17%-19%），甜高粱桿主要成分除纖維素、半纖維素和木質素外，還含有10%左右的六碳糖。通過熱解和酸或酶水解的方法，可將秸稈中的半纖維素轉化為五碳糖，纖維素轉化為六碳糖，工業上秸稈糖生產主要采用熱解、酶解技術。秸稈糖為五碳糖（約10%）、六碳糖（約80%）及低聚糖（約10%）等的多糖混合物，可代替淀粉糖作為生物發酵和生物化工碳源。除此之外，秸稈糖應用范圍廣泛，可以應用于降解塑料、纖維織物、樹脂鏡片、生物燃油、汽車內飾和管材等領域。

（五）松原來禾化學有限公司生產的新技術

松原來禾化學有限公司是一家專注農業廢棄物綜合利用研發的民營企業，在與中國科學院工程研究所長期合作的過程中，取得了一系列重大技術突破，于2010年建成了具有自主知識產權的“30萬噸∕年秸稈煉制生產線”，并被確定為國家“973”計劃“秸稈資源高值化關鍵過程的基礎研究”的工業產業化示范工程。項目投產后每年可實現銷售收入12億元、稅金0.85億元、利潤近1億元。該工程在充分利用秸稈半纖維素實現年產5萬噸丁醇的同時，還可同步生產高純度木質素3萬噸、纖維素12萬噸。2010年“年產5萬噸生物聚醚多元醇生產線”在吉林省松原市百瑞生物多元醇有限公司正式建成并投產試車成功。該生產線采用來禾化學“秸稈煉制項目”所生產的纖維素和木質素為原料，產品應用于能源、塑料、材料、化工等行業，其技術為華南理工大學與松原市百瑞生物多元醇有限公司等合作攻關，自2010年7月以來，各方已就該技術聯合申請發明專利多項。

二、吉林省玉米秸稈利用潛力分析

吉林省玉米種植面積較大，但由于資源利用的不合理，大量農業生產的副產物，特別是秸稈，給生態環境造成了嚴重污染。而秸稈作為一種可利用的資源，如果利用合理，即可創造一定的經濟效益，也可避免秸稈對周圍環境的污染。根據調查，吉林省秸稈收集資源總量主要用于燃料和廢棄燃燒，除一少部分由農戶收集作為生活燃料外，絕大部分在田間隨意焚燒和堆積，這種處理方式既造成了資源的浪費，同時易造成火災風險與大氣環境的污染，對周圍環境、人類健康、交通運輸和周圍植物的成長造成影響。而用于工業用途的造紙、壓制密度板、食用菌基料比重很小，秸稈資源化利用存在廣闊的發展空間。中國的廣大科技工作者對秸稈還田進行了卓有成效的研究。秸稈還田有堆漚還田，過腹還田，直接還田等多種方式。當前，我國的秸稈處理技術有了新的發展，有一批新的成熟技術正在示范和推廣之中。這些技術有的是對傳統的處理方法進行技術改造，有的則是尋找新思路和新措施。當前，各國已將農作物秸稈處理列為發展生態農業和農村可再生資源利用的重要戰略之一，采用適宜技術有效開發利用農作物秸稈資源對可持續農業及農村經濟的發展必將產生深遠的意義。

吉林省應根據資源、技術等實際，對大部分燃燒和廢棄的秸稈進行有效收集，開發多種能源化利用途徑，如秸稈固化、氣化等；由于秸稈的松散性、密度低、不便運輸等可因地制宜采取直接撿拾打捆、壓縮的方式，配套相應的收集機械，在地頭完成秸稈的集中收集、運輸工作，為能源化利用（如秸稈固化、直燃發電、氣化以及大中型沼氣工程等）創造條件。未來農作物秸稈綜合利用還可以通過主要有以下途徑：

（一）機械化秸稈還田

農作物秸稈還田是補充和平衡土壤養分。改良土壤的有效方法，是高產田建設的基本措施之一，對于提高資源利用率，節本增效，提高耕地基礎地力和農業的可持續發展具有重要的意義。西方國家還將秸桿還田作為發展有機食品（綠色食品）的主要手段。玉米秸稈直接還田通過玉米聯合收割機把秸稈直接還田，不僅供給作物氮、磷、鉀、微量元素等養分，而且還會改善土壤物理性質，促進團粒結構的形成。目前，秸稈還田方法包括，第一，秸稈覆蓋或粉碎直接還田；第二，利用高溫發酵原理進行秸稈堆漚還田；第三，秸稈養畜，過腹還田；第四，利用催腐劑快速腐熟秸稈還田，在秸稈中添加一定量的生物菌劑及適量的氮肥和水，再經高溫堆漚，可使秸稈腐熟時間提早15～20天。實踐證明，機械化粉碎秸稈還田是秸稈綜合利用的主要技術措施和手段。

（二）秸稈能源化利用新技術

秸稈直接燃燒作為我國農村傳統式，成本低、易推廣。秸稈的主要成物，如果充分燃燒，可以作為一種清潔能源。我國秸稈能源化利用技術主要包括秸稈沼氣（生物氣化）、秸稈固化成型嫩料、桔稈熱解氣化、直燃發電和秸稈干餾等方式。我國在該領域開展了大量的研究。但推廣過程并不順利，主要表現在利用技術還不成熟，成本過高，無法在農村地區大范圍推廣。如果未來有關秸稈利用技術取得重大進展。我國農村秸稈消費必將大幅提高。生物質是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源，在世界能源總消費量中占14%。我國每年農作物秸桿資源量約占生物質能資源量的近一半。秸桿在我國農村生活用能構成中占有重要地位，但消費方式亟需改變。農作物秸稈能源轉化的主要方式是秸稈氣化。秸稈氣化的目標是建立農村生活用集中供氣系統。集中供氣就是利用大型秸稈氣化設備，集中村莊的秸稈原料，采用集中制氣、集中供氣的方法，相當于工廠化制氣，然后通過管道將秸稈氣輸送到各家各戶使用。

（三）加強基礎理論研究，在引進技術的基礎上自主創新

目前，我們在秸稈收獲機械領域幾乎沒有可以參考的設計參數，一些關鍵技術參數都掌握在國際大集團手里而不對外公布。例如：秸稈打捆的密度合理區間、各種秸稈在打捆過程中的摩擦系數等。為了掌握關鍵技術并進行創新性設計，基礎理論研究是必不可少的過程。為了適合我國具體種植業結構，設計適用機型，就需要在引進吸收國際先進產品的基礎上進行創新性設計開發。同時，需要研發相關成套設備。由于小型打捆機揀拾寬度有限，為提高其作業效率，應研發與之相配套的摟集設備，該設備應該兼顧多種作物秸稈的摟集作業，以降低使用成本。目前使用的小型打捆機用于玉米、大豆等秸稈打捆尚有一定困難，這就要求研發與之相配套的前期處理設備或對其它農業機械進行部分改進，使之與打捆機能夠配套使用（如聯合收割機的秸稈粉碎機構）。 由于小型打捆機自身結構的限制，密度的大幅度提高是極其困難的，應該繼續研發與之相配套的高密度二次壓縮機，以減少運輸和儲藏成本。該類設備國際上基本沒有成型技術可以借鑒，需要深入研究進行創新性設計。為了提高效率，相關運輸和儲藏設備是必不可少的，例如適合秸稈運輸的運輸車輛、草捆抓手等。該類產品的研發應兼顧多功能性以減少使用成本。