田间烟草废弃物综合利用实践与思考

娄晓平，赵炯平，张保全，遆晋松，田斌强*

(1.浙江中烟工业有限责任公司，浙江 杭州 310004；2.河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002)

田间烟草废弃物包括田间结构优化下来的各种不适用的新鲜烟叶、烟叶采后秸秆、废弃的病虫害烟株、机械损伤烟株及雹灾烟株等，以前两者所占比例最大，产出量相对稳定，它们也是本文讨论的重点。无论哪一种废弃物都是肥力转化而来，也附加有烟农的大量劳动，如果不加以利用，本身就是极大浪费[1]。而且，这些废弃物如不能得到及时妥善的处理，还会有潜在的病虫害传播风险或影响农业生产。

田间结构优化是近年来广泛推行的重要生产技术措施，对于缓解烟叶库存压力、避免不适用烟叶烘烤后流入黑市、平衡烟株营养、提升采烤等级结构、提高烤后烟叶可用性、节约能耗、减少污染排放等具有重要意义。田间不适用烟叶[2]包括优化结构时采摘的下部叶、弃烤的上部叶，以及大田管理过程中去除的烟花、烟杈。有专家指出，按下3上2优化结构，烟叶成熟采烤，中部上等烟工商交接合格率按50%计，田间中部上等烟产出比例可达70%左右，完全可以满足工业企业的需求。如果按照这种模式进行优化，全国按照100万hm2烟田进行估算，除去烟花、烟杈，全国被优化的新鲜烟叶产量将达到445.5万t;同样的种植面积，全国每年的废弃烟秆达到了 216万t。

由于废弃物的综合利用，对于烟农增收、烟草可持续发展意义重大。很多专家学者在田间烟草废弃物综合利用方面做了很多探索研究和开创性工作，如利用其生产有机肥料[3-5]、提取茄尼醇和烟碱[6-8]、烟秆造纸或制造刨花板[9-10]，以及生产生物质燃料等。但实践中也遇到了一些问题，这里我们通过调研、试验及文献查阅，分析各种利用方式的效益和可行性，重点将这些问题呈现给大家，同时结合我们自己的思考，提出一些建议，以期抛砖引玉引发深入的讨论，为更好地解决田间烟草废弃物问题提供借鉴。

1 生产生物肥料

1.1 生产有机肥的优点

纯净的田间不适用烟叶做成的肥料有机质含量高达56.1%，氮素营养为1.7%，远远高于一般秸秆。将腐熟后的不适用烟叶作为有机肥料投入农业使用，具有改良土壤品质、提高农作物产质量等优点。若将烟叶残渣作为有机复混肥，可以促进土壤团粒结构的形成，改善土质，对酸性土壤及盐碱地起缓冲作用，提高土壤保水、保肥能力。在采用了120 ℃以上的特种设备配以嗜高温生物发酵菌，虫卵的死亡率为100%，在百万分之一的级别上没有发现花叶病、黑胫病、根黑腐的病原，降低了农作物病害的发生，此外还有抑制杂草生长的作用。

1.2 烟草有机肥产业化现状

河南农业大学联合河南许昌、云南大理州和贵州毕节几个地区的相关科技人员探索了田间不适用烟叶的无公害化处理和综合利用途径，目前这3个区域的工厂已建成并投入运营，从鲜烟叶-成品-还田，整个过程周期仅为38 h。恩施清江源有机生物肥厂通过研究与开发解决了烟草秸秆木质素、纤维素含量高和含有烟碱三大难题，形成了恩施望城坡、利川、鹤峰、宣恩4条生产线，具备年加工烟草秸秆15000 t、生产烟草秸秆生物有机肥30000 t的能力，几年来累计推广面积达到10万hm2。鹤壁市禾盛生物科技有限公司利用部分有益微生物促进烟叶、烟秆等有机废弃物快速腐熟，采用独特的连续池式发酵技术和挤压造粒抛光整型新工艺，有机废弃物快速腐熟、成粒，从而达到无害化生产。

1.3 不适用烟叶生产有机肥与正常采烤对于烟农收益的影响

以云南大理弥渡县红大科技示范园为例，植烟农户将结构优化后的田间不适用新鲜烟叶直接交售给厂家，厂家生产有机肥后再销售给农户。对植烟农户不适用烟叶田间处理对经济收入的影响进行对比，以下部打掉3片、上部打掉2片不适用烟叶进行统计，各项消耗成本参考了当地生产实际，效益分析如表1所示。

从表1可以看出，不适用烟叶田间处理部分(下3上2片)的纯收入比不适用烟叶采烤的处理高3704.04元/hm2，主要表现为不适用烟叶处理用工成本小并得到烟草行业的补贴，同时在产区废弃烟叶利用商业化情况下，田间不适用新鲜烟叶出售可获得较高的经济效益。

表1 不适用烟叶田间处理和采烤效益对比

田间不适用烟叶按照上部2片，下部3片计算，烟田产生的不适用烟叶4455 kg/hm2左右，大约762.5 kg干重，有机肥发酵过程中10%的损耗，生产1 t有机肥需配套1.45 hm2的烟田，按照鲜烟叶0.9元/kg价格收购，根据运输距离长短不同，工厂化处理工厂每吨烟叶分别获得250.55元或170.55元的间接效益，每个基地单元(1133.3 hm2)内的烟田废弃物能够生产有机肥料781.6 t，每吨按照500元计算，直接效益52.41万～58.66万元(表2)。

表2 每吨有机肥生产配套的费用

2 从不适用烟叶中提取烟碱

2.1 提取烟碱的前景

近年来烟碱市场需求逐年上升，据《中国烟碱市场需求预测及投资机会分析报告会2016～2021年》分析，预测在2020年全球市场交易量达4000 t，需求明显，市场缺口大，盈利空间明显。目前国内较为成熟的烟碱提取技术为“碳化脱酸-硫酸吸收”，该方法使烟碱从烟草中的其他成分中进行初步分离，然后再在氮气保护下进行2次真空蒸馏可以得到98%以上的烟碱产品，其中湖北和诺生物工程公司可生产出99.5%的烟碱，产品在国际市场供不应求。

2.2 不适用烟叶用于提取烟碱的各方效益分析

以湖北恩施为例，植烟农户将田间不适用新鲜烟叶采收后直接交售至合作社，由合作社烤干烤青后交售给厂家。对每公顷不适用烟叶处理成本进行测算，鲜叶采购价格、烘烤成本、人工成本具体数据见表3。

表3 不适用烟叶提取烟碱的成本与效益分析

烟农合作社受厂家委托按下部新鲜烟叶烟0.6元/kg，上部新鲜烟叶烟按1.2元/kg收购，按下4上4进行结构优化，植烟农户可获得补贴8316元/hm2补贴。按下部去除4片，上部去除2片计，植烟农户可获利4514.4元/hm2补贴。

基地烟农合作社按照此方式操作，烟叶可获得201.75元/hm2利润，每个基地单元按1133.33 hm2计算，结构优化全部按照下4上4方式实施，合作社可获得22.865万元。

湖北和诺公司生产运营情况。该公司以生产烟碱和有机肥为主，兼顾其他产品，年生产烟碱50 t，有机肥7500 t。根据2017年生产运营状况，获利为1492.5万元。具体见表4、表5。目前，该公司正在扩建年产100 t高纯度烟碱生产线，预计产值8000万元。

表4 湖北和诺公司生产每吨烟碱、副产品肥料配套费用及效益

表5 和诺公司年度生产量及效益

3 用废弃烟秆制作烟箱纤维板

3.1 制作纤维板的意义

由于烟杆纤维中含有一定量的木质素和果胶，这些物质在165～175 ℃下变黏，在高压作用下，可将纤维彼此粘结起来。同时纤维表面分布有大量纤维素分子，在高压作用下，相邻纤维表面的纤维素分子之间产生分子引力，而每个纤维素分子上带有几百上千个羟基，在高压受热条件下相邻纤维表面的纤维素分子上的羟基产生氢键结合力。通过以上3个方面综合作用的结果，可以实现无胶制板。

自2017年起，国家加大对进口废纸管控力度，中国造纸产业的纤维来源成为业内最为关注的问题与挑战。2017年废黄板纸A级全国均价约1989元/t，同比涨幅约59.63%。废纸浆需求增大，价格不断上涨，寻求新型原料替代部分废纸浆成为解决废纸浆短缺的有效途径。

3.2 浙江中烟的实践

浙江中烟目前主要从2个方面着手：一是直接研磨成粉，添加到纸浆中使用；二是通过化学法处理进行制浆使用，直接研磨法已得到实验室产品。

3.2.1 工艺问题 直接研磨采用睿核1000型小型电动粉碎机，在35000 r/min的条件下，经不同时间研磨发现，随研磨时间延长，秸秆颗粒粒径及纤维长度变小，6 min时，粒径和纤维长度分别达到10.51 μm和0.408 mm，为纤维板材适用规格。随后用此原料进行抄片试验。按照添加量的5%、10%、15%、20%、25%、30%的比例将烟秆粉末加入到混合后的废纸浆中，抄取定量为180 g/m2的手抄片，检测主要指标见表6。结果显示，添加烟秆粉有利于提高纸张松厚度，但会降低纸张强度。结合以上信息，烟秆直接研磨法造纸，初步确定以5%添加量为考察基准，5%添加量时的环压指数、耐破指数、裂断长、抗张指数等下降不很明显，可在实际应用中通过使用部分化学品予以调整。

表6 烟秆添加比例和纸张指标性能关系

3.2.2 研磨颗粒用于纸箱纤维板引起的生产成本变化预估 实验室烟秆磨粉(6 min细度)耗电量换算约2500 kW·h/t，工业用电价格0.57元/kW·h，每吨烟秆磨粉成本=2500 kW·h/t用电量×0.57元/kW·h电费=1425元/t。

按烟秆用于废纸浆中实际保留率80%，烟秆原料价格按500元/t计，初步计算烟秆粉成本为3281.3元/t，比全部采用废纸浆(价格3400元/t)节约118.7元(表7)。

表7 生产每吨烟秆废纸浆比原进口废纸浆成本降低量

4 制作生物质燃料

4.1 生物质燃料的优点

烟秆制作的生物质燃料除烟农增收外尚有节能减排、清洁、高效、循环利用等四大优点。一是节能减排。烘烤烟叶按照燃煤600 kg/667 m2计算，烤667 hm2烟叶需使用6000 t燃煤，如全部使用生物质燃料进行烘烤，可实现减排二氧化碳7860 t、二氧化硫21.9 t、氮氧化物19.7 t，并能降低大量的粉尘排放。二是清洁烟田，降低病虫害发生。将烟秆及时清理，可减少病虫害残留载体，降低病虫害的发生率。三是提高效能。生物质燃料燃烧稳定，升温快，每小时可升温6～8 ℃，优质烟比例较煤烤烟提高7%左右。四循环利用，没有废弃物。生物质燃料燃烧后的燃灰，不仅量少、质地均匀、分散而疏松、易于清理，钾含量较高可作为钾肥还田利用。湖南浏阳产区合作社通过收购烟农烟秆制作生物质燃料既增加了烟农收入又获得一定的经济效益，对烟叶的可持续发展起到了积极的推动作用，具体如下。

4.2 植烟农户的增收

每667 m2烟草产生干烟茎150～200 kg,烟根150～200 kg[11]，合作社按0.5元/kg进行收购，货到付款，植烟农户可以获得200元/667 m2。

4.3 合作社效益分析

合作社投入50万元左右，采购一条20 t/d生产线，厂房300万～400万元，收购烟秆或木屑材料，其中烟秆的收集和运输到合作社按0.5元/kg收购，木屑材料和收集按500元/t计，按木屑材料收购价500元/t计，合作社生产1 t生物质燃料可获得353元利润，全年可获得257.69万元利润(表8)。

表8 湖南浏阳每吨生物质生产燃料费用及效益

5 存在的问题

通过上述几个案例可知，有机肥生产、烟碱提取、纤维板生产、生物质燃料生产产业化在国家烟草专卖局出台田间鲜烟叶收购及有机肥生产资金补助的情况下，植烟农户弃烤田间不适用鲜烟叶收益高于采烤收益，有机肥生产厂家、烟碱提取企业、纤维板生产企业、生物质燃料生产企业同样也产生一定的经济效益，多方获利，结构优化得以持续推进，稳定烟农队伍、稳定烟农效益、保证烟农收益落到了实处，可持续发展得以实施，中部上等烟比例有了较大提升，工业企业中部上等烟采购压力得以缓解。

5.1 综合利用意识弱、烟草废弃物去路少

田间结构优化政策宣传较多，在产区政府和烟草公司推动下，相关技术落实较好，但对产生的不适用烟叶的有效综合利用，还缺乏强烈意愿。产区加工烟草废弃物企业工厂太少，不适用烟叶缺乏合适去路。所以，产区不适用烟叶多数处于较小范围的相对集中，在地头烟叶废弃池内与其他杂物随意堆放，当作垃圾处理。

5.2 废弃物收集难度大

废弃物收集利用有赖于烟农和基层站点人员投入，受约束于烟田地形、交通条件、运输工具、烟田连片面积、天气状况、废弃物加工企业的存放处理能力等因素，加之烟田废弃物的产生带有季节性且时间集中，造成收集不及时或处理不及时，达不到综合利用的目标效果。在结构优化措施需要落实、废弃烟叶集中产生的时间，往往也是产区烟农和基层站点人员工作最为繁忙的时间，以目前的0.9元/kg的鲜烟叶收购补贴价，烟农积极性不高，多数是迫于政策性要求而被动收集，而站点人员督促落实力不从心。

5.3 现有加工利用企业综合效益不高

当前，产区烟草废弃物综合利用企业少、规模小、产品结构单一、产品附加值有待进一步提高。很多产区没有相关企业、有相关企业的产区其企业产能低、规模小，企业建设时没有站在更高角度对相关原料加工可能性进行整合，局限于烟草废弃物或者局限于某一种产品，有些还存在对原料利用不彻底，产品功能没有得到强化、附加值偏低。部分原因是政策引导不够、重视程度不够，而另一方面原因是缺乏经营模式研究或配套技术研究支撑。

6 建议

6.1 高度重视烟草废弃物综合利用

从生产实际讲，烟草废弃物综合利用可以减少病虫害传播、减轻田间作物障碍；从综合效益讲，烟草废弃物综合利用可以增加烟农收益、增加企业收益、也潜在增加国家税收，同时减少环境污染，也有利于美丽乡村建设。所以，行业应强化烟草主体责任意识、主动作为，将这一利国利民的大事办好，进一步树立烟草行业良好的社会形象。

6.2 多方联合、共同发力

建议行业通盘考虑、多方施策。加大烟草废弃物综合利用方面的政策和资金扶持力度，增加企业数量、降低企业成本，使烟草废弃物利用可被利用也有利可图；树立产区和企业典型，带动和辐射周边；进一步巩固和扩大烟田基本设施建设成果，为废弃物收集提供便利条件；加大综合利用相关专题研究力度，如，烟田废弃物生产有机肥与大农业的融合模式研究、废弃物综合利用相关方共同经营模式研究，收集、转运、贮存、脱水、包装等相关设备研究，废弃物综合利用相关技术研究等；建议田间优化补贴资金提升到年度收购金额6%～7%的比例；建议行业尽快打破与非烟草行业的一些壁垒，如，将复烤企业的废弃烟梗售卖给烟草废弃物综合利用企业，在专卖体制监督下，开发利用，达到共赢。

相关企业要以国际视野、站在大农业的角度，以多元化高附加值产品为目标，多渠道争取资金扶持，吸收先进技术，升级生产设备，进一步提升企业效益。如，与复烤公司、环保部门沟通在运输费用、无害化处理给予一定的资金支持；通过生物制剂和营养元素强化等提高产品的附加值；在提取茄尼醇或烟碱的基础上，再生产有机肥；行业内企业也要在纤维板生产等方面积极示范。

产区要演好组织者、协调人、介绍人的角色。可以考虑将田间不适用烟叶交售和烟叶收购合同捆绑在一起，纳入考核范围，同时做好烟农思想工作；协调联合当地人力资源管理部门采用“用工期货”的方式解决临时用工短缺问题；协调烟农合作社开展烟草废弃物综合利用专业服务；建立烟草废弃物信息采集交流平台，服务于收、转、运、购各环节。