田間煙草廢棄物綜合利用實踐與思考

婁曉平，趙炯平，張保全，遆晉松，田斌強*

(1.浙江中煙工業有限責任公司，浙江 杭州 310004；2.河南農業大學 煙草學院，河南 鄭州 450002)

田間煙草廢棄物包括田間結構優化下來的各種不適用的新鮮煙葉、煙葉采后秸稈、廢棄的病蟲害煙株、機械損傷煙株及雹災煙株等，以前兩者所占比例最大，產出量相對穩定，它們也是本文討論的重點。無論哪一種廢棄物都是肥力轉化而來，也附加有煙農的大量勞動，如果不加以利用，本身就是極大浪費[1]。而且，這些廢棄物如不能得到及時妥善的處理，還會有潛在的病蟲害傳播風險或影響農業生產。

田間結構優化是近年來廣泛推行的重要生產技術措施，對于緩解煙葉庫存壓力、避免不適用煙葉烘烤后流入黑市、平衡煙株營養、提升采烤等級結構、提高烤后煙葉可用性、節約能耗、減少污染排放等具有重要意義。田間不適用煙葉[2]包括優化結構時采摘的下部葉、棄烤的上部葉，以及大田管理過程中去除的煙花、煙杈。有專家指出，按下3上2優化結構，煙葉成熟采烤，中部上等煙工商交接合格率按50%計，田間中部上等煙產出比例可達70%左右，完全可以滿足工業企業的需求。如果按照這種模式進行優化，全國按照100萬hm2煙田進行估算，除去煙花、煙杈，全國被優化的新鮮煙葉產量將達到445.5萬t;同樣的種植面積，全國每年的廢棄煙稈達到了 216萬t。

由于廢棄物的綜合利用，對于煙農增收、煙草可持續發展意義重大。很多專家學者在田間煙草廢棄物綜合利用方面做了很多探索研究和開創性工作，如利用其生產有機肥料[3-5]、提取茄尼醇和煙堿[6-8]、煙稈造紙或制造刨花板[9-10]，以及生產生物質燃料等。但實踐中也遇到了一些問題，這里我們通過調研、試驗及文獻查閱，分析各種利用方式的效益和可行性，重點將這些問題呈現給大家，同時結合我們自己的思考，提出一些建議，以期拋磚引玉引發深入的討論，為更好地解決田間煙草廢棄物問題提供借鑒。

1 生產生物肥料

1.1 生產有機肥的優點

純凈的田間不適用煙葉做成的肥料有機質含量高達56.1%，氮素營養為1.7%，遠遠高于一般秸稈。將腐熟后的不適用煙葉作為有機肥料投入農業使用，具有改良土壤品質、提高農作物產質量等優點。若將煙葉殘渣作為有機復混肥，可以促進土壤團粒結構的形成，改善土質，對酸性土壤及鹽堿地起緩沖作用，提高土壤保水、保肥能力。在采用了120 ℃以上的特種設備配以嗜高溫生物發酵菌，蟲卵的死亡率為100%，在百萬分之一的級別上沒有發現花葉病、黑脛病、根黑腐的病原，降低了農作物病害的發生，此外還有抑制雜草生長的作用。

1.2 煙草有機肥產業化現狀

河南農業大學聯合河南許昌、云南大理州和貴州畢節幾個地區的相關科技人員探索了田間不適用煙葉的無公害化處理和綜合利用途徑，目前這3個區域的工廠已建成并投入運營，從鮮煙葉-成品-還田，整個過程周期僅為38 h。恩施清江源有機生物肥廠通過研究與開發解決了煙草秸稈木質素、纖維素含量高和含有煙堿三大難題，形成了恩施望城坡、利川、鶴峰、宣恩4條生產線，具備年加工煙草秸稈15000 t、生產煙草秸稈生物有機肥30000 t的能力，幾年來累計推廣面積達到10萬hm2。鶴壁市禾盛生物科技有限公司利用部分有益微生物促進煙葉、煙稈等有機廢棄物快速腐熟，采用獨特的連續池式發酵技術和擠壓造粒拋光整型新工藝，有機廢棄物快速腐熟、成粒，從而達到無害化生產。

1.3 不適用煙葉生產有機肥與正常采烤對于煙農收益的影響

以云南大理彌渡縣紅大科技示范園為例，植煙農戶將結構優化后的田間不適用新鮮煙葉直接交售給廠家，廠家生產有機肥后再銷售給農戶。對植煙農戶不適用煙葉田間處理對經濟收入的影響進行對比，以下部打掉3片、上部打掉2片不適用煙葉進行統計，各項消耗成本參考了當地生產實際，效益分析如表1所示。

從表1可以看出，不適用煙葉田間處理部分(下3上2片)的純收入比不適用煙葉采烤的處理高3704.04元/hm2，主要表現為不適用煙葉處理用工成本小并得到煙草行業的補貼，同時在產區廢棄煙葉利用商業化情況下，田間不適用新鮮煙葉出售可獲得較高的經濟效益。

表1 不適用煙葉田間處理和采烤效益對比

田間不適用煙葉按照上部2片，下部3片計算，煙田產生的不適用煙葉4455 kg/hm2左右，大約762.5 kg干重，有機肥發酵過程中10%的損耗，生產1 t有機肥需配套1.45 hm2的煙田，按照鮮煙葉0.9元/kg價格收購，根據運輸距離長短不同，工廠化處理工廠每噸煙葉分別獲得250.55元或170.55元的間接效益，每個基地單元(1133.3 hm2)內的煙田廢棄物能夠生產有機肥料781.6 t，每噸按照500元計算，直接效益52.41萬～58.66萬元(表2)。

表2 每噸有機肥生產配套的費用

2 從不適用煙葉中提取煙堿

2.1 提取煙堿的前景

近年來煙堿市場需求逐年上升，據《中國煙堿市場需求預測及投資機會分析報告會2016～2021年》分析，預測在2020年全球市場交易量達4000 t，需求明顯，市場缺口大，盈利空間明顯。目前國內較為成熟的煙堿提取技術為“碳化脫酸-硫酸吸收”，該方法使煙堿從煙草中的其他成分中進行初步分離，然后再在氮氣保護下進行2次真空蒸餾可以得到98%以上的煙堿產品，其中湖北和諾生物工程公司可生產出99.5%的煙堿，產品在國際市場供不應求。

2.2 不適用煙葉用于提取煙堿的各方效益分析

以湖北恩施為例，植煙農戶將田間不適用新鮮煙葉采收后直接交售至合作社，由合作社烤干烤青后交售給廠家。對每公頃不適用煙葉處理成本進行測算，鮮葉采購價格、烘烤成本、人工成本具體數據見表3。

表3 不適用煙葉提取煙堿的成本與效益分析

煙農合作社受廠家委托按下部新鮮煙葉煙0.6元/kg，上部新鮮煙葉煙按1.2元/kg收購，按下4上4進行結構優化，植煙農戶可獲得補貼8316元/hm2補貼。按下部去除4片，上部去除2片計，植煙農戶可獲利4514.4元/hm2補貼。

基地煙農合作社按照此方式操作，煙葉可獲得201.75元/hm2利潤，每個基地單元按1133.33 hm2計算，結構優化全部按照下4上4方式實施，合作社可獲得22.865萬元。

湖北和諾公司生產運營情況。該公司以生產煙堿和有機肥為主，兼顧其他產品，年生產煙堿50 t，有機肥7500 t。根據2017年生產運營狀況，獲利為1492.5萬元。具體見表4、表5。目前，該公司正在擴建年產100 t高純度煙堿生產線，預計產值8000萬元。

表4 湖北和諾公司生產每噸煙堿、副產品肥料配套費用及效益

表5 和諾公司年度生產量及效益

3 用廢棄煙稈制作煙箱纖維板

3.1 制作纖維板的意義

由于煙桿纖維中含有一定量的木質素和果膠，這些物質在165～175 ℃下變黏，在高壓作用下，可將纖維彼此粘結起來。同時纖維表面分布有大量纖維素分子，在高壓作用下，相鄰纖維表面的纖維素分子之間產生分子引力，而每個纖維素分子上帶有幾百上千個羥基，在高壓受熱條件下相鄰纖維表面的纖維素分子上的羥基產生氫鍵結合力。通過以上3個方面綜合作用的結果，可以實現無膠制板。

自2017年起，國家加大對進口廢紙管控力度，中國造紙產業的纖維來源成為業內最為關注的問題與挑戰。2017年廢黃板紙A級全國均價約1989元/t，同比漲幅約59.63%。廢紙漿需求增大，價格不斷上漲，尋求新型原料替代部分廢紙漿成為解決廢紙漿短缺的有效途徑。

3.2 浙江中煙的實踐

浙江中煙目前主要從2個方面著手：一是直接研磨成粉，添加到紙漿中使用；二是通過化學法處理進行制漿使用，直接研磨法已得到實驗室產品。

3.2.1 工藝問題 直接研磨采用睿核1000型小型電動粉碎機，在35000 r/min的條件下，經不同時間研磨發現，隨研磨時間延長，秸稈顆粒粒徑及纖維長度變小，6 min時，粒徑和纖維長度分別達到10.51 μm和0.408 mm，為纖維板材適用規格。隨后用此原料進行抄片試驗。按照添加量的5%、10%、15%、20%、25%、30%的比例將煙稈粉末加入到混合后的廢紙漿中，抄取定量為180 g/m2的手抄片，檢測主要指標見表6。結果顯示，添加煙稈粉有利于提高紙張松厚度，但會降低紙張強度。結合以上信息，煙稈直接研磨法造紙，初步確定以5%添加量為考察基準，5%添加量時的環壓指數、耐破指數、裂斷長、抗張指數等下降不很明顯，可在實際應用中通過使用部分化學品予以調整。

表6 煙稈添加比例和紙張指標性能關系

3.2.2 研磨顆粒用于紙箱纖維板引起的生產成本變化預估 實驗室煙稈磨粉(6 min細度)耗電量換算約2500 kW·h/t，工業用電價格0.57元/kW·h，每噸煙稈磨粉成本=2500 kW·h/t用電量×0.57元/kW·h電費=1425元/t。

按煙稈用于廢紙漿中實際保留率80%，煙稈原料價格按500元/t計，初步計算煙稈粉成本為3281.3元/t，比全部采用廢紙漿(價格3400元/t)節約118.7元(表7)。

表7 生產每噸煙稈廢紙漿比原進口廢紙漿成本降低量

4 制作生物質燃料

4.1 生物質燃料的優點

煙稈制作的生物質燃料除煙農增收外尚有節能減排、清潔、高效、循環利用等四大優點。一是節能減排。烘烤煙葉按照燃煤600 kg/667 m2計算，烤667 hm2煙葉需使用6000 t燃煤，如全部使用生物質燃料進行烘烤，可實現減排二氧化碳7860 t、二氧化硫21.9 t、氮氧化物19.7 t，并能降低大量的粉塵排放。二是清潔煙田，降低病蟲害發生。將煙稈及時清理，可減少病蟲害殘留載體，降低病蟲害的發生率。三是提高效能。生物質燃料燃燒穩定，升溫快，每小時可升溫6～8 ℃，優質煙比例較煤烤煙提高7%左右。四循環利用，沒有廢棄物。生物質燃料燃燒后的燃灰，不僅量少、質地均勻、分散而疏松、易于清理，鉀含量較高可作為鉀肥還田利用。湖南瀏陽產區合作社通過收購煙農煙稈制作生物質燃料既增加了煙農收入又獲得一定的經濟效益，對煙葉的可持續發展起到了積極的推動作用，具體如下。

4.2 植煙農戶的增收

每667 m2煙草產生干煙莖150～200 kg,煙根150～200 kg[11]，合作社按0.5元/kg進行收購，貨到付款，植煙農戶可以獲得200元/667 m2。

4.3 合作社效益分析

合作社投入50萬元左右，采購一條20 t/d生產線，廠房300萬～400萬元，收購煙稈或木屑材料，其中煙稈的收集和運輸到合作社按0.5元/kg收購，木屑材料和收集按500元/t計，按木屑材料收購價500元/t計，合作社生產1 t生物質燃料可獲得353元利潤，全年可獲得257.69萬元利潤(表8)。

表8 湖南瀏陽每噸生物質生產燃料費用及效益

5 存在的問題

通過上述幾個案例可知，有機肥生產、煙堿提取、纖維板生產、生物質燃料生產產業化在國家煙草專賣局出臺田間鮮煙葉收購及有機肥生產資金補助的情況下，植煙農戶棄烤田間不適用鮮煙葉收益高于采烤收益，有機肥生產廠家、煙堿提取企業、纖維板生產企業、生物質燃料生產企業同樣也產生一定的經濟效益，多方獲利，結構優化得以持續推進，穩定煙農隊伍、穩定煙農效益、保證煙農收益落到了實處，可持續發展得以實施，中部上等煙比例有了較大提升，工業企業中部上等煙采購壓力得以緩解。

5.1 綜合利用意識弱、煙草廢棄物去路少

田間結構優化政策宣傳較多，在產區政府和煙草公司推動下，相關技術落實較好，但對產生的不適用煙葉的有效綜合利用，還缺乏強烈意愿。產區加工煙草廢棄物企業工廠太少，不適用煙葉缺乏合適去路。所以，產區不適用煙葉多數處于較小范圍的相對集中，在地頭煙葉廢棄池內與其他雜物隨意堆放，當作垃圾處理。

5.2 廢棄物收集難度大

廢棄物收集利用有賴于煙農和基層站點人員投入，受約束于煙田地形、交通條件、運輸工具、煙田連片面積、天氣狀況、廢棄物加工企業的存放處理能力等因素，加之煙田廢棄物的產生帶有季節性且時間集中，造成收集不及時或處理不及時，達不到綜合利用的目標效果。在結構優化措施需要落實、廢棄煙葉集中產生的時間，往往也是產區煙農和基層站點人員工作最為繁忙的時間，以目前的0.9元/kg的鮮煙葉收購補貼價，煙農積極性不高，多數是迫于政策性要求而被動收集，而站點人員督促落實力不從心。

5.3 現有加工利用企業綜合效益不高

當前，產區煙草廢棄物綜合利用企業少、規模小、產品結構單一、產品附加值有待進一步提高。很多產區沒有相關企業、有相關企業的產區其企業產能低、規模小，企業建設時沒有站在更高角度對相關原料加工可能性進行整合，局限于煙草廢棄物或者局限于某一種產品，有些還存在對原料利用不徹底，產品功能沒有得到強化、附加值偏低。部分原因是政策引導不夠、重視程度不夠，而另一方面原因是缺乏經營模式研究或配套技術研究支撐。

6 建議

6.1 高度重視煙草廢棄物綜合利用

從生產實際講，煙草廢棄物綜合利用可以減少病蟲害傳播、減輕田間作物障礙；從綜合效益講，煙草廢棄物綜合利用可以增加煙農收益、增加企業收益、也潛在增加國家稅收，同時減少環境污染，也有利于美麗鄉村建設。所以，行業應強化煙草主體責任意識、主動作為，將這一利國利民的大事辦好，進一步樹立煙草行業良好的社會形象。

6.2 多方聯合、共同發力

建議行業通盤考慮、多方施策。加大煙草廢棄物綜合利用方面的政策和資金扶持力度，增加企業數量、降低企業成本，使煙草廢棄物利用可被利用也有利可圖；樹立產區和企業典型，帶動和輻射周邊；進一步鞏固和擴大煙田基本設施建設成果，為廢棄物收集提供便利條件；加大綜合利用相關專題研究力度，如，煙田廢棄物生產有機肥與大農業的融合模式研究、廢棄物綜合利用相關方共同經營模式研究，收集、轉運、貯存、脫水、包裝等相關設備研究，廢棄物綜合利用相關技術研究等；建議田間優化補貼資金提升到年度收購金額6%～7%的比例；建議行業盡快打破與非煙草行業的一些壁壘，如，將復烤企業的廢棄煙梗售賣給煙草廢棄物綜合利用企業，在專賣體制監督下，開發利用，達到共贏。

相關企業要以國際視野、站在大農業的角度，以多元化高附加值產品為目標，多渠道爭取資金扶持，吸收先進技術，升級生產設備，進一步提升企業效益。如，與復烤公司、環保部門溝通在運輸費用、無害化處理給予一定的資金支持；通過生物制劑和營養元素強化等提高產品的附加值；在提取茄尼醇或煙堿的基礎上，再生產有機肥；行業內企業也要在纖維板生產等方面積極示范。

產區要演好組織者、協調人、介紹人的角色?？梢钥紤]將田間不適用煙葉交售和煙葉收購合同捆綁在一起，納入考核范圍，同時做好煙農思想工作；協調聯合當地人力資源管理部門采用“用工期貨”的方式解決臨時用工短缺問題；協調煙農合作社開展煙草廢棄物綜合利用專業服務；建立煙草廢棄物信息采集交流平臺，服務于收、轉、運、購各環節。