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农业有机废弃物能源化利用现状及新技术展望

2023-01-21贾贺营

新农民 2022年35期
关键词:制氢废弃物有机

贾贺营

(封丘县留光镇人民政府,河南 新乡 453314)

节能减排和低碳环保已经成为人们生活中必不可少的认知意识和技术展望,是可持续发展战略的重要体现。我国作为一个人口大国,也是一个传统的农业大国,在人口不大增长的时代背景下农业的生产力也得到了前所未有的提高,一方面满足了社会粮油的供需关系,一方面带动了经济的发展,但是,在这一切的背后则是大量的农业有机废弃物处理问题。随着科学技术的不断发展与提高,当前依然实现了将农业有机废弃物转化为能源的技术,不仅有助于生态环境的保护,还能够提高资源的使用率,对社会的发展有着极其重要的意义。当前,虽然农业有机废弃物能源化利用不断地实践也改良的过程中,取得了一系列的卓越成效;但是,在一些方面还是受到各种各样因素的制约,发展成效相对缓慢。因此,新技术的开发,逐渐形成了农业有机废弃物能源化利用发展的破局关键。

1 农业有机废弃物能源化利用的意义

1.1 改善生态环境

随着人口的逐渐增长,由于供需关系的影响,农业得到了大幅度的发展,在这样的情况之下,农业所产生的废弃物就会大量的淤积,对整个生态环境都会产生极为恶劣的影响。例如:当农业有机废弃物在降解的过程之中,由于腐烂的关系会滋生大量的病毒和细菌,这些病毒和细菌会在风力作用,或是在间接性的接触传播中,直线提高对生态环境的危害程度。除此之外,很多地方由于对农业有机废弃物重视度不足的原因,会将其随意丢弃,这样就会造成大面积的环境破坏与污染[1]。

1.2 改善病虫害危害

随着大规模的农业建设发展,单一农作物种植的现象时有发生,这样一来就会对相关的病虫害提供良好的滋生繁衍环境,从而扩大病虫害的规模,以及传播速度,在一定程度上加大了防治的难度。并且,在近年来温室效应造成的气温逐步上升的环境下,很多地区存在冬季相对干燥温暖的现象,很多收割之后出现的农业有机废弃物,由于缺乏农户的科学处理,任由其堆积在土地中降解,就会出现很多虫害问题,导致害虫大量繁殖,就对农作物的播种和成长发育产生重大的危害。

1.3 提高资源的利用率

随着人类社会的生产与发展,资源的利用问题已成为当代社会关注的重点问题。在这样的情况下,通过将农业有机废弃物转化为能源实现社会生活的需求,不仅能够有效减少其他能源的开发和利用,良好保存不可再生资源,还可以在一定程度上提高人们对资源的意识,通过科学技术手段变废为宝创造能源,从而减轻社会发展给能源资源带来消耗的巨大压力,这样一来,就能够有效提高资源的利用率[2]。

2 农业有机废弃物能源化利用现状

2.1 秸秆

秸秆在农业有机废弃物能源化利用过程中,还田利用尤为广泛,当前最为广泛的应用方式为以下两个种类:(1)收集农作物收割后的秸秆进行病虫害防治处理后,将其进行粉碎,然后倒入土地之中,这样能够有效地为土地提供腐殖降解肥料。(2)将处理后的粉碎秸秆进行翻耕埋土工序,有助于增加土壤肥效和有机质[3]。除此之外,对于秸秆有机废弃物能源化利用,可以进行二次或多次加工,方法如下:(1)通过对大量秸秆存储在密闭环境,并掺入足量的粪便进行发酵,从而产生生活中的必备燃料沼气。(2)通过打包技术将秸秆进行打包,然后运用与火力发电的燃烧,从而实现热能与电能的转换。

2.2 稻壳

在农业有机废弃物能源化利用过程中,稻壳富含多种纤维素和二氧化硅,具有一定的营养价值[4]。随着农业种植面积的扩大,我国年稻壳废弃量已经达到0.3亿t,因此,稻壳也被用作能源转换再利用的技术之中。例如:通过稻壳含有多种微量元素这一特点,采用尿素或家畜粪尿混用进行“氨化”处理制作基料可用于农业栽培,这样一来,就能够提高农业作物的超量。除此之外,在稻壳能源利用技术中,大致为72%的稻壳会被特定的加工工序处理为畜禽基础食物的组成部,8%常用于风炉燃烧提供热能。

2.3 畜禽粪便

伴随当代社会的需求,畜牧业与农业为一体的养殖规模逐渐增大,畜禽粪便的排放也就不断地提高[5]。根据相关研究统计报告指出,在当代畜牧业饲料中营,存在25%的养分未能被养殖畜禽吸收,从而随着粪便排放外出。因此,在当代农业有机废弃物能源化利用过程中,国内外治理畜禽粪便的方法主要分为产前、产中和产后治理,其中产后处理为当前能源化利用的主要阶段。主要方法是通过生物好氧发酵与高温高压、热化灭菌、脱臭等干燥处理对畜禽粪便进行资源化、无害化处理,一方面用于粉状饲料添加剂会更多畜禽提供生长发育所必需的饲料养分;另一方面则是制造成有机化肥提供农作物成长成熟所用。

3 农业有机废弃物能源化利用对策

3.1 建立健全农业有机废弃物处理的相关制度

建立健全农业有机废弃物处理的相关制度,可以通过以下方式进行开展:第一,结合实际情况,科学地制定农业有机废弃物处理制度,通过合理的制度约束农业有机废弃物的乱倒乱放,规范农业有机废弃物收集,运输,处理过程中的一系列作业,有助于减少直接污染,或是由于混合回收产生的间接污染,从而为能源化利用的实施奠定基础。第二,加大宣传力度,提高人们的环保意识,从根本上认识到农业有机废弃物能源化利用的好处。例如,加大垃圾分类的宣传力度,并加大农业有机废弃物及时清理的力度,减少倾倒和混存的行为,从而形成良性循环,并让人们利用不同的技术将其能源化利用[6]。

3.2 科学地开展农业有机废弃物回收处理工作

科学地开展农业有机废弃物回收处理工作,是能源化利用过程中物料管控的重要体现。因此,农业有机废弃物回收处理可以通过以下方式进行,第一,进行多元化处理。多元化处理就是根据不同的农业有机废弃物组成进行处理,做好分类工作。第二,科学制定农业有机废弃物的利用指标。由于目前存在很多的农业有机废弃物存在混合处理的情况,物料管控工作就必须根据实际情况进行,通过科学的利用指标开展能源化工作,从而有效地提高能源化效率。

3.3 提高思想教育建设,传播与时俱进的发展观念

农业有机废弃物能源化利用的过程中,要针对农村居民群体知识文化素养有待提高的现象,制定相应的政务工作开展流程,并且及时组织乡村居民参与相应的宣讲会议活动,以及发挥相关部门政务服务的职能进行相应的宣传,将动员工作一步到位,提高乡村群众参与农业有机废弃物能源化利用的积极性。从而促进农业有机废弃物得到良好的处理,并实现资源利用的要求[7]。例如:可以召集乡村居民进行座谈宣讲,通过对乡村居民介绍可持续发展的理念和方针,让村民切实认识到农村有机废弃物能源化利用的重要性以及该怎么做等方面。

3.4 加强技术支持和科学指导,发展能源化利用的产业

农业有机废弃物能源化利用的过程中,最有效的手段是发展乡村产业,不仅可以促进就业,还能够使乡村得到发展,提高乡村居民的收入和消费水平,从而带动农业有机废弃物能源化利用的全年落实。因此,就必须整合乡村的优势资源,并且对农业有机废弃物能源化利用的现状进行剖析,针对产业发展问题进行解决,从而加大农业有机废弃物能源化利用。例如:必须针对农村有机废弃物能源化利用的产业发展问题进行解决,以科学有序的方法对产业发展进行指导,通过实地考察和展开研讨会议优化能源化利用技术,采取有效的技术支持进行辅导从而提高能源转换效率和有机废弃物的利用率。

4 农业有机废弃物能源化利用新技术展望

当前,由于可持续发展战略的思想引导,要农业有机废弃物的利用得到了良好的开发,不同类型的新型技术不断涌现而出,不仅能够有效地为人们的社会生活提供更多的人员保障,还可以在一定程度上起到良好的生态环境保护作用,因此,农业有机废弃物能源利用新技术的开发,一直都是当代社会研究的重要话题。

4.1 制氢技术

H,和CH制备的生物清洁能源,能够减少CO2和NO,气体排放量,这当代社会所推崇的一种文学概念。通过农业有机废弃物作为至制氢原材料,以发酵的方法生产氢气,可以实现清洁能源发电和废物处理的双重效益。目前农业有机废弃物制氢的应用面临着制氢速率和底物降解速率均较低的瓶颈,新型技术生物光解法光发酵法.暗发酵法、超临界水气化合成法等方法,还是一种理想性的概念,虽然都已经投入了不同规模的实验进行验证,但技术面依旧未取得有效的进展。因此,从未来展望出发,利用农业有机废弃物能源化的思想研发制氢技术,具备很大的空间和潜能。根据有关研究报告指出[8],通过遗传工程技术、分子生物学技术改造高产氢气的菌株,获得光合系统改进的工程菌株,提升光合生物制氢效率.降低光合细菌生长和产氢过程中对光的依赖性,培育对光依赖度低且产氢效率高的菌株,就可以在一定程度上节约人工光源常用到的电力能源。此外,通过开发新型发酵工艺,利用多菌种、多菌株的协同作用,构建制氢生物菌种复合体,提高底物分解速率和产氢效率基于低能耗的微生物产氢复合体,开发外置、内置光源等多种结构形式.具有光源能耗低的光合制氢反应器的技术,已经得到了认证和推崇,在规模化产业结构中已然具有一席之地,例如:潍柴动力就致力于新能源概念的研究,该项技术也在产业结构之中。因此,相信在不久的将来,新能源能够快速代替生活中需要的石油能源。

4.2 微波热解技术

在农业有机废弃物能源化利用过程中,通过气化技术或液化技术,可以在很大程度上减少废弃物的体积,并且有效转化为可利用的热能,不仅能够有效满足人们社会生活对能源的需求,还可以在一定程度上为环保提供重要的支持。因此,微波加热是农业有机废弃物能源化利用的新型技术方向,其主要原理是在高频电场引起的分子的极化和重排,导致内部摩擦加剧升温,通过直线的增强化学反应,让反应能够在短时间内完成,从而使反应的效率更高,产生的热量更为充分。然而,该项技术现在依旧属于研发的过程,仍然需要一定的时间进行技术提升,才能够实现产业化生产。除此之外,微波热解技术对农业有机废弃物能源化利用有着十分重要的意义[9]。制气目标产物是高浓度H2复合气体或合成气体,产生的H,或者其合成气,在很大程度上可以替代传统的燃烧制热方式,利用气化物进行直接燃烧有效地减少资源浪费,并且达到能源清洁的效果。

5 结语

我国作为人口大国和农业大国,农业生产力尤为突出,在农业生产的活动之中,就必然会有大量的农业有机废弃物出现。这些农业有机废弃物一方面会影响到生态环境,不利于人们的生活,另一方面则会造成资源能源的消耗,因此,就必须通过相应的技术对农业有机废弃物进行能源化利用开发,实现节能减排,低碳绿色的环保要求,并且符合可持续发展战略的理念,达到资源二次利用的效果。本文通过研究分析农业有机废弃物能源化利用现状及新技术展望,提出了相关的结论,希望能够对有关领域提供有效的参考价值。

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