农业固体废弃物能源化利用技术现状及展望

李晓军

（榆林市环境工程评估中心 陕西榆林 719000）

引言

在新世纪的发展过程中，我国农业已经步入了精细化格局，开始关注农业生产对于生态环境的影响。结合当前我国农业生产的基本现状来看，固体废弃物的种类与数量还比较多，导致农业生产出现了较多环境不和谐情况，已经成为了农业环保工作的重中之重。目前我国很多地区在处理农业固体废弃物的时候，都已经开始全面应用能源化利用技术，使得这些固体废弃物可以得到无害化转化，提供相应能源[1]。下面也主要结合当前我国农业领域的实际情况，全面探索固体废弃物能源化利用技术的有效应用方式。

1 农业固体废弃物能源化利用的意义

结合当前我国农业发展现状来看，做好固体废弃物能源化利用活动具有非常显著的现实意义，这里也从多个方面进行综合阐述。第一，农业生产过程中不可避免会产生大量固体废弃物，比如秸秆等。在传统农业生产的时候，农民群体就会随意处理这些固体废弃物，比如焚烧秸秆等。这种处理方式不仅无法充分挖掘固体废弃物的价值，还会带来严重的生态污染问题。而进行固体废弃物资源化利用以后，就可以通过正确的方式利用这些固体废弃物，在发挥固体废弃物价值水平的同时，也可以较好避免固体废弃物产生不必要的生态污染问题。第二，农业生产活动产生的固体废弃物如果进行能源化利用，就可以较好降低我国社会发展的能源压力。在当前我国发展过程中，传统能源消耗规模已经非常高，同时传统能源也面临不可再生和生态污染等问题。而农业固体废弃物经过能源化处理以后，就可以转化为可用的能源，显著缓解我国社会所面临的能源压力[2]。

2 农业固体废弃物能源化利用技术现状

2.1 秸秆能源化利用技术

农业生产活动会产生大量秸秆，这些秸秆也给生态环境带来较为显著的压力。如果能够对这些秸秆进行合理的处理，就可以将其转化为能源。结合当前的实际工艺情况来看，秸秆能源化利用技术有很多，这里结合实际使用的技术进行全面分析[3]。

（1）直接燃烧技术

在以前的农业生产活动中，很多农民都会直接在田地里集中秸秆，并进行秸秆的燃烧。这种处理方式虽然比较简单，但是会造成非常显著的生态污染问题。在这种情况下，如果能够将秸秆燃烧用于生活环境，那么就可以较好发挥秸秆的能源作用。目前很多发达国家都开始研究植物秸秆燃烧发电技术，并且也取得了较好成效。比如美国使用农业废弃物等材料应用的燃烧发电技术，发电设备装机容量已经达到了736MW。但需要注意的是，我国在直接燃烧技术方面与其它国家有差距，主要因为我国在秸秆原材料处理方面存在不足，很难达到秸秆燃烧发电的标准。因此当前我国在秸秆直接燃烧方面的能源化利用技术，主要集中在家庭和暖房的取暖模块。这也说明了当前我国在秸秆直接燃烧技术方面还存在比较显著的不足，很难取得较好的预计成效，需要在后续时间里加强这方面的探索与研究。

（2）固化与碳化技术

农作物秸秆的质地比较松散，同时能量密度也比较低。利用植物秸秆的这类特性，可以将秸秆废弃物制作成为高密度的燃烧棒或者固体颗粒。植物秸秆的燃烧性能就可以得到较好的转变，切实提高了植物的燃烧效率，使得植物秸秆转变成为优质能源。除此之外，农作物秸秆经过固化和碳化以后，自身运输环境也得到了较好改善，同时在使用方面也变得更加安全、清洁与卫生，符合我国可持续发展等各类战略。

（3）液化技术

农作物秸秆中含有非常丰富的有机物，通过使用液化技术也可以将这些秸秆转化为多种有机物的混合溶液。目前我国已经有学者研究了玉米秸秆液化技术，最终将玉米秸秆制作成为包含烃类、酚类、酯类等多种有机物的混合溶液。在经过蒸馏处理以后，可以得到一些140℃到200℃的轻质馏化物，同时这些轻质馏化物的性能跟柴油非常相近，可以作为发动机燃料的替代物。而200℃的重质馏化物经过进一步加工以后，可以形成焦油抗聚剂、抗氧剂、工业杂酚等。但我国在农作物秸秆液化方面的研究起步还是比较晚的，因此很多液化技术都还停留在理论和试点运作层面，并没有进行全面推广。

（4）气化技术

农作物秸秆在被点燃以后，通过控制变量，就能够形成CO、H2、CH4等可燃性气体。特别是在去除焦油和杂质以后，具有非常广泛的应用前景，比如直接用于供热、发电等。我国在1981 年的时候就研发成功了稻壳气化发电装置，并且在多年发展过程中实现了较好的技术革新。但目前这套技术在推广使用过程中还存在燃气热值低、焦油量多、温度需求比较高、投入产出效益不高等多种问题，应该在后续时间里进行积极的改善与调整。

2.2 家禽家畜粪便能源化利用技术

在农业生产过程中，家禽家畜的粪便也会带来生态环境污染问题，对农村环境体系带来了一定的负面影响。但如果能够合理利用家禽家畜粪便，也可以将其转化为可用的能源。

（1）沼气发酵法

我国在沼气发酵法方面的研究起步比较早，在世界范围内也处于前列。当前沼气发酵技术在我国很多地区都已经得到了非常广泛的应用。在2007 年的时候，我国沼气用户就达到了2623 万户，同时还建成了养殖场沼气工程2.6 万处。在后续发展过程中，我国沼气普及率增长速度不断提升，年增长率达到了17.6%。我国当前已经将沼气发酵法跟生态农业实现了有机结合，将家禽家畜粪便、农作物秸秆等农业固体废弃物作为原料，并通过厌氧细菌的分解作用，实现固体废弃物中的有机物在厌氧消化作用转化为沼气、沼液、沼渣。沼气可以直接作为燃料能源，沼液则可以回归田地实现土地增肥，沼渣则可以用来养鱼。通过这种模式，就可以利用沼气发酵法形成联动养殖业、种植业、渔业等多种产业共存的生态模式，实现了农业固体废弃物的有效利用。

（2）焚烧回收热能技术

农业家禽家畜粪便通过焚烧的方式也可以回收热能，实现粪便的能源化利用。在国外发达国家，直接焚烧回收热能技术已经在家禽家畜粪便能源化利用方面取得了较好的成效。而我国目前还没有全面贯彻应用这套技术，同时整套技术也不是很成熟。在后续时间里可以考虑融入沼气的直接燃烧技术，实现热能技术的升级与创新。

3 农业固体废弃物能源化利用技术的发展展望

结合我国农业固体废弃物能源化利用现状来看，当前已经使用的技术种类较多，但除了沼气发酵技术以外，其余技术都没有取得较好的成效。目前我国已经非常重视农业生产的生态环保，同时也提出了生态农业发展的战略理念与布局。在这种情况下，我国农业固体废弃物能源化利用技术也可以在后续时间里取得较好的发展成效。立足于全球领域来看，我国农业固体废弃物能源化利用跟国外发达国家有一定的差距，但是也具有较强的发展潜力[4]。综合当前我国在这方面的基本现状来看，农业固体废弃物能源化利用技术的发展主要可以分为三个方面。

（1）沼气发酵技术的进一步开发利用

我国在沼气发酵技术方面发展起步比较早，同时在这套技术方面也累积了较多的经验。在后续时间里，沼气发酵技术的发展也将变得更加纯熟，在提供热能、电能等方面取得更多成就，同时也可以依托于这套方式构建生态农业体系。特别是在当前智能信息化技术快速发展与广泛应用的基础上，后续沼气池项目建设过程中也会融入较多的智能技术，最终打造智慧化沼气项目，使得沼气发酵技术可以取得更加显著的应用效果。

（2）秸秆能源利用技术的多元化布局

农业生产过程中产生的农作物秸秆是主要的固体废弃物，同时关于农作物秸秆的能源利用技术也比较多。目前我国对于农作物秸秆的能源化利用还不纯熟，并没有取得较好的综合效益。因此在后续发展过程中，我国将会进一步加快这套技术的研发。当前我国河北、天津等地已经开始在农村地区大范围回收农作物秸秆，并用于燃烧发电。与此同时，还有部分企业回收农作物秸秆，开始对松散秸秆进行压缩处理，形成一种方便运输的能源材料。

（3）多种新型技术并存研发的局面

农业固体废弃物能源化利用技术是比较新颖的，目前整个行业领域中不断出现各类新技术，比如制氢技术、微波热解技术、原材料预处理技术等。后续我国也会逐步加强这类技术的研究，使得农业固体废弃物能源化利用技术可以实现较好的创新，并在实际应用中取得较好成效。

结语

综合来看，我国农业固体废弃物会带来部分的生态污染问题，给农业生产和人们身体健康带来不必要的威胁。在这种情况下，我国农业固体废弃物能源化利用技术就可以发挥较好的作用，实现固体废弃物的有效转化，具有较为突出的综合效益。因此在后续时间里，我国各个农村地区都应该充分重视固体废弃物能源化利用技术，同时还要积极了解当前国内外的前沿动态，能够结合区域农业固体废弃物实际情况，有针对性的引进各类新技术。这样以后，农业固体废弃物能源化利用技术就可以取得较好的成效。