同江市生物质能源利用现状探讨

李秋筠

（黑龙江省三江环境监测站，黑龙江同江156400）

目前，随着全球经济的快速发展，能源消耗加剧，传统的化石类能源数量越来越少。同时，化石类能源的使用会给环境带来巨大的压力。如煤炭的燃烧、石油类的使用，不但在开采时，会给生态带来一定的影响，在使用时也会排放出大量的污染物，如烟尘、二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物、有机烃类等物质。如何改变能源结构，改变能源生产和消费结构，发展循环经济，建立可持续发展的资源利用方式，减轻资源和环境压力，成为当今社会面临的难题，也为生物质资源的利用带来了巨大的机遇[1，2]。

同江市地处三江平原腹地，辖5镇5乡，总人口30万，幅员6 300 km2，境内有黑龙江省洪河农场、浓江农场、前进农场、鸭绿河农场、青龙山农场和勤得利农场等6个国有农场，辖区内耕地面积38万hm2，其中同江市市属耕地面积为14.7万hm2，农场所属耕地23.3万hm2，主要农作物有大豆、水稻和玉米，是国家级农业标准化示范县。粮食生产的同时，产生大量的农林固体废弃物，如玉米秸秆、水稻秸秆、稻壳、玉米芯等。这为同江市发展生物质循环产业提供了良好的原料基础。

1 生物质与生物质能介绍

1.1 生物质

生物质[1]是指植物通过自身的光合作用，形成有机质并进行积累，同时，生物通过食用植物光合作用形成的有机质，自身及其排泄物也可称为生物质。目前循环经济可用的生物质主要包括动物有机质（如自然及人工饲养的动物、微生物）、植物有机质（树木及修剪的剩余物、草类、农业生产的秸秆、玉米芯等）、农业生产、生活废弃物（如禽畜粪便等）。

1.2 生物质能

植物在光合作用时，将光能转化为化学能并将其贮存身体中，动物和微生物通过食用植物将植物中贮存的能量进行转化，变为自身需要的能量。植物及动物中贮存的能量统称为生物质能。植物进行的光合作用如下所示：

由化学式可以看出，生物质能直接或者间接来源于太阳能，因此可以看做是不竭的能量来源。同时，光合作用积累的能量在使用时，具有可循环、低污染的特点，同时，污染物排放量与植物光合作用的吸收量相等，不增加污染物的产生量。

2 同江市生物质能源利用现状

目前，同江市生物质种类主要有农业种植废弃物（如玉米秸秆、玉米芯、稻草、稻壳等）、农产品在加工过程中产生的废弃物（如食用菌生产使用的菌棒，玉米加工产生的米糠等）、禽畜养殖业产生的粪便等。

目前，同江市生物质综合利用率较低，水平不高。秸秆等生物质大量被燃烧或者还田，少数利用稻壳燃烧提供生产动力。在秋季，大量秸秆的燃烧，使能见度降低，污染环境的同时，也为交通出行带来一定的危险。

3 同江市生物质能利用的可行性

3.1 秸秆的综合利用

同江市是水稻、玉米和大豆的主产区，每年会产生大量的秸秆。农林秸秆具有含硫量低、灰分低等优点。同等质量的秸秆和煤炭在燃烧时，秸杆灰分和氮氧化物、二氧化硫等的排放是煤炭的十分之一甚至更低，对缓解局部大气环境污染具有一定的作用。同时，秸秆燃烧的剩余物中含有较高的营养成分，如氮、磷、钾等植物所必须的元素，也可以调节土壤的酸碱度，改良酸性土壤，提高土壤的pH值，增加土壤的透气性。

目前秸秆的利用主要有燃烧、生物乙醇、秸秆人造高密度板和综合利用等。

3.1.1 直接燃烧

玉米和大豆秸秆燃烧技术已经相当成熟，技术和工艺可满足秸秆利用的发展需要。但是，由于秸秆供应的季节性特点，夏季和秋季供应量相对紧张，这为大规模利用其发电带来不利条件。同时，稻草含有机硅量较大，在燃烧时，会出现挂膛的现象，给出渣带来不便，也是需要解决的问题。秸秆燃烧后的剩余物可进行测定，调节氮、磷、钾等元素，生产复合肥，达到综合利用的目的。

3.1.2 生产生物乙醇

乙醇作为燃料使用具有原料来源丰富、积碳含量少、动力性能好等优点。目前，我国的乙醇仍以玉米发酵为主，制约了乙醇产量的提高[3]。秸秆中含有纤维素、半纤维素等糖类物质。李阳[4]等利用液化技术进行秸秆生产乙醇实验，取得了较好的效果。

3.1.3 综合利用

将秸秆粉碎后进行烘干进入反应器，通过调节一体化设备的参数，综合利用秸秆。进入设备后，高温下秸秆干馏出可燃气体，在净化时，改变温度和压力，收集不同温度下的馏分，得到焦油、木醋液等副产物。净化后的可燃气体可广泛应用于生产生活，焦油和木醋液也是市场大量需求的产品。干馏后的剩余物，通过密闭高温，生产出木炭，达到秸秆的综合利用目的。

3.2 玉米芯的利用

玉米芯是生产糠醛的主要原料。目前，玉米芯生产糠醛的技术已经较为成熟，糠醛是重要的化工原料，用途非常广泛，同江市玉米芯产量较大，可满足生产需要，也为同江市开展糠醛下游产品生产提供了原料，可大力促进经济的发展。

3.3 米糠的利用

米糠是稻米加工过程中的副产物。三江平原水稻种植业技术水平较高，水稻产量较大。水稻加工的同时，会产生大量的米糠，对其进行压榨或浸出，可生产出米糠油。精炼后的米糠油还能有丰富的维生素VE、磷脂和谷维素等几十种天然生物活性物质，是特别珍贵的健康食用油。

3.4 禽畜粪便的利用

禽畜粪便中含有大量的有机质，同时也含有大量的营养元素。目前，同江市仍以丢弃为主，只有少量用于生产沼气[5]。据测算，1 kg的沼气替代相应煤燃烧后CO2的减排量为0.33 kg。同江市应大力发展禽畜粪便生产沼气产业，提高禽畜粪便的利用率，使用沼渣生产有机食品，利用紧邻俄罗斯市场优势，将蔬菜出口创汇，即利用废弃物资源，也为同江市带来经济效益。

4 结束语

秸秆等生物质资源的利用方式还很多，如秸秆等生产高密度板、生产生物质纤维、生物质柴油等。同江市每年的生物质产量较大，应合理高效地利用废弃的秸秆等生物质，保护环境，提高资源的利用率，发展循环经济。

[1]刘宇刚.关于利用生物质能的思考[J].佳木斯大学学报：自然科学版，2005，23(3):443-445.

[2]李俊峰，王仲颖，梁志鹏，等.我国未来可再生能源开发利用的战略思考[J].中国能源，2004(03):5-11.

[3]宋安东，裴广庆，王风芹，等.中国燃料乙醇生产用原料的多元化探索[J].农业工程学报，2008(3)：302-307.

[4]李阳，孙岩峰，张玉苍，等.玉米秸秆制乙醇预处理新工艺——液化技[J].食品科技，2009，34(9):123-127.

[5]陈勇，夏来庆.陈泽智.沼气燃料热化学分析及沼气发动机性能评价[J].中国沼气，1998(02)：8-10.