农作物秸秆资源综合利用(找回农业另一半)
农作物秸秆资源综合利用(找回农业另一半)每一棵农作物都是一台绿色能源生产机器,农业生物质能具备绿色、低碳、可持续利用等优势和特点。生物经济助力现代农业绿色创”新”生物经济助力现代农业绿色创”新”什么是生物经济?生物经济是基于非粮生物资源(秸秆等农林废弃物),利用先进的实用型生物技术,生产绿色可持续需求的产品,解决人口、粮食、能源、环境等方面日益增长的压力。
6月3日,经合组织(OECD)发出警告,如果不采取任何措施,与2019年相比,2060年全球塑料消费量将增加近两倍,由4.6亿吨增至12.31亿吨,而塑料垃圾也将以同样的比例增加,从3.53亿吨增至10.14亿吨。(来源自:全球塑料展望:到2060年的政策情景)
因使用一次性塑料袋、餐具、吸管、农地膜等一次性石化塑料用品所造成的白色污染问题已经到了无以复加的程度。
为实现循环可持续,全球范围内掀起了一场用生物可再生资源替代化石资源的大变革,生物基高分子材料替代石油基高分子材料是材料产业变革的必然,生物产业将是这场变革的重要引领者。
前不久,生物产业规划提出,生物基材料替代传统化学原料、生物工艺替代传统化学工艺等进展明显。强调生物基材料替代性,以可持续替代不可持续。
生物经济助力现代农业绿色创”新”
什么是生物经济?
生物经济是基于非粮生物资源(秸秆等农林废弃物),利用先进的实用型生物技术,生产绿色可持续需求的产品,解决人口、粮食、能源、环境等方面日益增长的压力。
生物经济助力现代农业绿色创”新”
每一棵农作物都是一台绿色能源生产机器,农业生物质能具备绿色、低碳、可持续利用等优势和特点。
现代农业绿色革新和资源节约循环利用,迫切需要加强农作物秸秆、畜禽粪便、农村生活垃圾等农林生物质资源综合利用。
发挥农业农村生物质资源优势,就地取材、就地建厂、就地转化、就地利用,既有利于解决综合利用农业生物质资源,提高资源利用效率,又有利于保护生态环境;既有利于农村产业创造”新”生产,又能为农民创造”新”收入。
生物材料发动生物经济“新引擎”
2018年以后,全球主要经济体纷纷制定降碳目标,核心意义就是减少使用化石资源,减少碳排放,引领可再生能源和生物经济,实现经济可持续加速。
据测算,全球塑料和化纤产量约5亿吨/年,中国消耗量为1.6-1.8亿吨/年(其中塑料1.1-1.3亿吨/年,化纤5000万吨/年)。据统计,仅有10%的塑料杯回收,每年有达800万吨塑料垃圾流入海洋,在海洋环境下,塑料垃圾降解周期需450年以上。传统塑料非但不能实现材料可持续,并且对全球生态环境造成灾难。
利用生物质可再生资源为原料,通过生物技术加工制造生物能源和生物材料产品,以生物材料聚乳酸(PLA)替代普通塑料(PE、PP、PVC)和普通化纤(PET、PBT、PTT等),以生物基聚氨酯(Bio-PU)、生物基聚碳酸酯(Bio-PC)、生物基聚酰胺尼龙(Bio-PA)替代传统化学工程材料(PU、PC、PA等),是实现共同持续和解决环境污染问题的重要途径。
聚乳酸及其生物基衍生物材料
聚乳酸 PLA
聚乳酸以玉米、农作物秸秆为原料,通过生物发酵技术制取的高纯度乳酸聚合而成,是未来实现“降碳”最有发展潜力的环保生物材料。
聚乳酸制品具有环保、无毒、可降解、人类和动物食用后可代谢的特点,是消除白色污染的重要材料,作为医用材料使用,在人体内无排异性,具有良好的相容性。
聚乳酸除了有降解性、生物相容性等优越的特点,还几乎具备了传统塑料的一切优点:轻薄、耐用、成型性好等,而且聚乳酸可以通过化学作用来改变一些物理性质,从而实现不同的功能。聚乳酸优异的加工性能也使得它可以适用于多种及方式进行加工,如挤压(制图时使用餐盒替代)、纺丝(服饰)、双向拉伸(化妆品包装)、注塑(玩具)、吹塑(保鲜膜、地膜等)等,因此聚乳酸能满足大部分行业的需求。
聚乳酸应用于包装业,如购物袋、垃圾袋、一次性用品等。聚乳酸能完全生物降解也符合世界各国,特别是欧盟、美国及日本对于环保的高要求。而对人体绝对无害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包装材料、耐用塑料日常用品等具有独特的优势。
聚乳酸还能应用于纺织领域。聚乳酸具有天然的弱酸性,和健康皮肤的PH值非常接近,这就使得聚乳酸的面料能够给人体皮肤提供一个弱酸环境,抑制细菌和螨虫的生长,对毛囊炎、青春痘等皮肤疾病能起到一个预防和调节的作用。手感柔软舒适、不易滋生细菌这个特点使得它非常适合制作贴身衣物、床上用品、卫生用品、口罩、婴儿尿布等。而聚乳酸导湿快干、透气性强、防紫外线性能优良的优点,又使得它满足运动服对面料的高要求。
在众多研究人员和企业的推动下,聚乳酸及其衍生物加工工艺已经趋于成熟,已经应用于纺织、建筑、交通等多个行业。
生物基聚氨酯 Bio-PU
生物基聚氨酯以玉米、农作物秸秆为原料,生产聚乳酸多元醇、生物基异氰酸酯、生物基碳酸酯多元醇,替代传统石化原料,制备的生物基聚氨酯符合环保、低碳要求,性能优越,可广泛应用于油漆涂料油墨、胶粘剂、发泡材料(硬泡用于工业保冷、包装材料,软泡用于生产海绵)、人造革、弹性体材料等领域。
生物基聚碳酸酯 Bio-PC
生物基聚碳酸酯(Bio-PC),材料本身具有优异高透明度、弹性、韧性,同时兼具环保、无毒、可降解等特性,已经在双向拉伸膜、农地膜、快递袋、食品包袋等领域进行应用。
Bio-PC长期被国外企业垄断,2022年,丰原集团跨越核心技术门槛,推出新型Bio-PC,解决“卡脖子”问题。
生物基聚酰胺(尼龙) Bio-PA
全生物基尼龙生产技术也已成熟,可以通过生物基戊二胺分别与生物基乙二酸、生物基丁二酸合成,制备尼龙PA54、尼龙PA52,主要用于纺织、汽车内饰、工程材料等行业
划时代的农业革命
秸秆高值化利用是循环经济实现降碳目标的重要路径
降碳背景下,通过生物基替代化石基原料,能从根本上实现本质减排和固碳,这是绿色低碳产业的重要方向。
丰原集团联合中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,成功研发了以农作物秸秆为原料生产秸秆混合糖联产黄腐酸高效有机肥技术,使用混合糖为原料,利用特殊驯化的菌种、生物发酵技术、提取纯化技术、合成聚合技术、精馏技术等加工生物材料和生物能源,使用农作物秸秆等生物质资源,利用生物技术生产生物能源、生物材料,实现可再生资源的利用与转化,变石油煤炭的“黑金经济"为生物质原料的“绿金经济”,以工业的方式推动农业经济创”新”,保障粮食安全,解决能源危机和环境污染问题。
秸秆高值化利用还可以为农民创造就业条件,增加农民收入,找回农业生产的另一半,为农业经济创”新”。
秸秆制糖联产有机肥的工艺路线
秸秆制糖联产黄腐酸高效有机肥的价值分析
(1)应用价值
一方面,秸秆制糖联产黄腐酸项目,以秸秆混合糖为原料,利用特殊驯化的菌种、生物发酵技术、纯化提取技术、合成聚合技术、精馏技术等加工成生物材料和生物能源,替代化石资源,保障粮食安全,以工业的方式推动农业经济创”新”。
另一方面,联产的黄腐酸高效有机肥可以全部还田,有利于改善土壤有机质、有利于高标准农田建设、有利于黑土地保护,减少使用化学肥料,大幅减少碳排放,具有良好的环境效益、经济效益。
(2)项目模式
未来通过利用全国主要地区每年8-9亿吨秸秆等农林副产物,以分布式糖厂的模式,在乡镇建立混合糖和有机肥加工厂,以年产3万吨混合糖联产4.5万吨黄腐酸高效有机肥为模块建设,为美好乡村、美好乡镇、农民增收、农民就业创造条件,变废为宝,找回农业生产的另一半。
结语
秸秆原料化利用是生态农业新的增长点,也是实现秸秆高值化利用的重要保证。将源源不断的秸秆资源转化为具有高附加值的商品,可有效实现工农复合型产业,拓展农业产业链,增加就业机会和农民收入。
特别是在降碳背景下,以秸秆为原料的生产过程对于提升企业的碳汇价值,为下游制品改善碳足迹数值,实现产品降碳,创造了新的市场机遇。