農(nóng)作物秸稈產(chǎn)沼氣研究進展與展望

李耀

農(nóng)業(yè)是我國的第一產(chǎn)業(yè)，農(nóng)作物種植面積很大，農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要副產(chǎn)物，例如玉米、小麥、高粱等作物，收獲之后會產(chǎn)生大量秸稈，秸稈中所含的能力較多，隨著農(nóng)作物單產(chǎn)不斷提高，秸稈數(shù)量也越來越多，對秸稈進行充分利用，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的一個重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的秸稈一般用于牲畜飼料、積肥還田、農(nóng)村生活能源等方面，但也有一部分被浪費。我國科學(xué)技術(shù)研究不斷深入，為秸稈的充分利用、多元化利用也提供了基礎(chǔ)和條件，秸稈產(chǎn)沼氣是利用秸稈產(chǎn)生能源的一種新方法，沼氣可以作為日常生活能源，在人們生活過程中廣泛應(yīng)用。隨著秸稈產(chǎn)沼氣的方法不斷簡化，對秸稈的利用率越來越高，而且操作過程越來越簡便。

1 農(nóng)作物秸稈沼氣技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前我國秸稈沼氣技術(shù)的研究還處于起步階段，除一體化兩相厭氧消化技術(shù)外，沒有經(jīng)過鑒定的技術(shù)、工藝等都還存在一些問題。沼氣是清潔能源，常用的沼氣制備材料是畜禽糞便，我國養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展為畜禽糞便沼氣工程提供了一定的條件和基礎(chǔ)，以秸稈作為原料的沼氣工程與畜禽糞便沼氣工程相比較而言，秸稈原料受到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、季節(jié)氣候等因素的影響較大，而且購買秸稈的價格波動比較大，可控性較差，加上秸稈沼氣工程的能耗較高，運行成本高，所以秸稈沼氣工程的發(fā)展受到的阻礙較大。我國秸稈沼氣工程主要以集中供氣為主，可以出售的產(chǎn)品有沼氣、沼渣，沼氣一般以福利性低價出售給村民，用于村民的日常生活，沼渣則可以做成有機肥料還田，提高土壤的肥力，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供幫助。但是當前很多農(nóng)民對沼氣工程以及相關(guān)產(chǎn)品的接受程度還不夠高，沒有認識到農(nóng)作物秸稈的重要作用，所以在生產(chǎn)過程中導(dǎo)致很多秸稈被浪費，我國還需要進一步加強對秸稈沼氣工程宣傳，在整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中形成一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈和體系結(jié)構(gòu)，促進農(nóng)作物秸稈的充分利用。

在農(nóng)作物秸稈沼氣工程中，常用的方法有物理法、化學(xué)法和生物法三種。下面分別介紹。

第一，物理法。物理法主要包括機械加工法和蒸汽爆破法兩種，利用物理條件改變秸稈的形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而便于微生物對秸稈進行分解，達到處理目的。以稻草為例，將稻草粉碎之后產(chǎn)氣的效率要比未經(jīng)粉碎的高出17%左右，采用研磨和切碎方式對水稻秸稈進行處理，效果比研磨更好。物理處理法有一定限制，而且工作強度較大，能耗高，對設(shè)備的要求較高，所以一般作為預(yù)處理的第一步，和其他方法結(jié)合使用，不會單獨使用物理法對秸稈進行處理。

第二，化學(xué)法。化學(xué)法指的是借助各種化學(xué)物質(zhì)對秸稈進行處理，從而產(chǎn)氣的過程，常用的化學(xué)處理法有酸處理、堿處理和氧化劑處理三種。其中酸處理是利用酸性物質(zhì)對纖維素原料進行水解的過程，堿處理是通過生化反應(yīng)將秸稈中的木質(zhì)素去除，打開纖維素和半纖維素的晶體結(jié)構(gòu)，從而使得纖維素和半纖維素可以得到高效利用。當前常用的化學(xué)處理試劑有Ca（OH）2，氨、氨水和尿 素等，有實驗證明，使用濃度為10%的鹽酸對水稻秸稈進行處理，秸稈厭氧消化之后的產(chǎn)氣量和甲烷的含量都有提升，甲烷含量更是提高到70%左右。雖然化學(xué)處理法的處理效果較好，但是在處理過程中會對環(huán)境產(chǎn)生污染，尤其是各種酸堿試劑的濃度越高，其污染也越嚴重，這是秸稈沼氣工程中必須要注意的問題。

第三，生物法。生物法指的是通過微生物的降解能力對秸稈進行分解處理的過程，一般使用好氧微生物菌群，使秸稈更利于厭氧消化菌群的分解和利用。生物法相對于物理法和化學(xué)法，操作過程更加簡單，設(shè)備要求不高，而且整個反應(yīng)過程比較溫和，能耗較小，對環(huán)境也不會帶來太多污染，是近年來秸稈沼氣工程研究的重點內(nèi)容。在生物法中使用較多的菌類有白腐真菌、黃孢原毛平革菌、變色栓菌、芽孢桿菌等。

第四，其他處理方法。除了以上三種比較常用的秸稈處理方法之外，還有一些其他的處理技術(shù)，例如超聲波與稀堿法聯(lián)合預(yù)處理法、青貯預(yù)處理法等，這些方法都能對秸稈進行預(yù)處理，提高秸稈的厭氧消化效率、產(chǎn)氣能力。

當前我國很多農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展越來越迅速，農(nóng)民的觀念也不斷改變，為沼氣工程的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。

2 秸稈沼氣工程的發(fā)展

2.1 多元化轉(zhuǎn)變模式

沼氣工程是未來能源領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，從原來的動物糞便產(chǎn)氣到使用農(nóng)作物秸稈為原料產(chǎn)氣，沼氣工程的原材料范圍得到了拓展，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平不斷提升，在未來發(fā)展過程中也可以加強對沼氣工程的多元化發(fā)展模式的研究，秸稈沼氣工程中可以逐漸改變以秸稈作為單一的原材料的生產(chǎn)模式，可以加入一些其他的材料，例如生活垃圾，或者對動物糞便進行綜合利用，節(jié)約成本的同時還能保護環(huán)境。

2.2 改變經(jīng)營管理模式

秸稈沼氣工程作為一項能源工程，必須要與社會的發(fā)展保持一致，要徹底改變傳統(tǒng)的經(jīng)營管理模式，逐漸向?qū)I(yè)化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。各個部門要逐漸實行專業(yè)化的崗位責任制和CDM管理機制，對沼氣生產(chǎn)、沼氣工程產(chǎn)品的銷售等進行規(guī)范，促進整個行業(yè)實現(xiàn)規(guī)范化發(fā)展，利用沼氣緩解能源危機問題。

2.3 促進沼氣產(chǎn)品的推廣

在環(huán)境問題越來越嚴重的時代，環(huán)境保護已經(jīng)成為一個全球新問題，沼氣是環(huán)保型能源，隨著秸稈沼氣工程的不斷推進，應(yīng)該要建立完整的市場營銷推廣體系，對沼氣產(chǎn)品進行推廣和宣傳，讓更多群眾知道沼氣產(chǎn)品的作用，改變傳統(tǒng)的粗放式生產(chǎn)生活模式。尤其是在農(nóng)村地區(qū)，要加強宣傳，利用價格低廉的沼氣產(chǎn)品徹底改變村民的生活質(zhì)量。