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农作物秸秆高值利用 助力中国加速实现“减碳”目标

   日期:2022-09-30     浏览:23    评论:0    
核心提示:本站讯:我们赖以生存的地球家园由于人类无节制工业化正变得满目苍夷。自人类文明进入工业时代,石化能源发挥着重要的作用。石油

本站讯:我们赖以生存的地球家园由于人类无节制工业化正变得满目苍夷。

自人类文明进入工业时代,石化能源发挥着重要的作用。石油、煤炭的大规模使用,化石能源的利用造就人类更高层次的文明。然而,工业文明在极大丰富人类物质生活的同时,却对自然造成了空前严重的伤害,全球生态失衡和人类生存环境的恶化。特别是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。

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。(全球塑料展望:到2060年的政策情景)

为实现可持续发展,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,生物基材料替代石油基材料是材料产业发展变革的必然,生物产业将是这场变革的重要引领者。

大力发展生物经济,助推绿色低碳发展

5月10日,国家发展和改革委员会印发《“十四五”生物经济发展规划》,这也是我国首部生物经济五年规划。

《规划》明确提出:“推动生物技术和信息技术融合创新,加快发展生物医药、生物育种、生物材料、生物能源等产业,做大做强生物经济。”

《规划》将【顺应“追求产能产效”转向“坚持生态优先”的新趋势,发展面向绿色低碳的生物质替代应用】明确作为优先发展四大领域重点之一。

什么是生物经济?

生物经济是基于绿色生物资源(农林作物以及农林废弃物等生物质),利用生物技术,生产满足经济社会对绿色可持续需求得产品,解决人口、粮食、能源、环境等方面日益增长的压力。

生物能源助推减排降碳

我国是全球生物资源最丰富的国家之一,生物质发电、供热、燃料乙醇、天然气、柴油等生物质能技术和产业化渐趋成熟,具有发展生物能源环保产业的独特优势。实现对生物能源的充分开发与利用,将极大地发挥环境效应,有效减少温室气体的排放量,推动化石能源向绿色低碳可再生能源转型。

实现绿色低碳发展、达成碳中和目标,根本方法是从能源结构进行转型,用可再生能源、核能等清洁能源替代煤炭、石油、天然气等化石能源。

生物经济助力现代农业绿色发展

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。

现代农业绿色发展和资源节约循环利用是乡村振兴的必由之路,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;既有利于发展农村能源新产业新业态,又有利于扩大农民就业和增加农民收入。

生物材料引领生物经济发展

2018年以后,全球主要经济体纷纷制定“双碳”目标,要实现碳中和目标,核心意义就是减少使用化石资源,减少碳排放,发展可再生能源和生物经济,实现经济可持续发展。

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,非但不能实现可持续发展,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),是实现人类共同持续发展和解决环境污染等问题的重要途径。

生物基材料的主要分类

(1)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“碳中和”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。

(2)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。

(3)生物基聚碳酸酯 Bio-PC

以生物基1,3-丙二醇为原料生产生物基聚碳酸酯(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。

(4)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

(5)聚羟基脂肪酸酯 PHA

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由微生物通过发酵生成的不同结构的脂肪族聚酯,是微生物代谢胞内积累的高分子材料,其性能主要由单体结构及其含量决定。PHA生物材料具有低碳、环保、可降解的性能,可广泛使用于生物塑料、纤维、医用材料等领域。

划时代的农业革命

发展秸秆高值化利用是发展循环经济实现双碳目标的重要路径

双碳目标的背景下,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技术发展方向。

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发展,保障国家粮食安全,解决能源危机和环境污染问题,实现社会的绿色发展、可持续发展和生态文明发展。

秸秆制糖联产有机肥的工艺路线

秸秆制糖联产有机肥的成本优势

以农作物秸秆为原料生产混合糖(五碳糖约30% +六碳糖约70%)联产黄腐酸高效有机肥万吨级工业示范线项目获得成功!约2.5-2.7吨秸秆生产1吨混合糖,联产1.5-1.7吨黄腐酸高效有机肥。

据测算,秸秆制混合糖成本比市场葡萄糖价格低1000元/吨。

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、精馏技术等加工生物材料和生物能源,替代化石资源,保障粮食安全,助力全球限塑、禁塑需求以及碳中和目标,实现农民增收、乡村振兴,以工业的方式推动农业发展。

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、社会效益和经济效益。践行“两山”理论,实现绿色发展、可持续发展、生态文明发展。

(2)项目发展模式

未来可以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

秸秆原料化利用是农业生态产业发展新的增长点,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。

特别是在双碳背景下,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,实现产品减碳甚至实现产品碳中和创造了新的市场机遇。

 
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