二氧化碳与循环经济

2013-08-14李良

河南科技 2013年8期

李良

(中冶葫芦岛锌业股份有限公司技术中心，辽宁葫芦岛 125003)

1 前言

二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化氮(N2O)和水汽(H2O)是构成温室效应的主要气体。其中二氧化碳对全球变暖所起的作用占整个温室气体的50%。温室效应对于生态环境和人类健康都将产生重大影响，如显著地改变全球气候，影响粮食的生产等。由于二氧化碳在植物光合作用中具有重要作用，在粮食生产中作用更为显著，那么二氧化碳能否在农业获得广泛应用，进而为人类的生存和环境作出重大贡献，本文将作出科学的回答。

2 二氧化碳在农业施肥效果

2.1 研究指出，提高空气中CO2的浓度对作物固氮量。块茎增长量，抗旱能力，抗高低温能力，抗盐能力，抗弱光照能力以至抗污染能力都有所增加。

长期的生产实践表明，如果把空气中CO2浓度由通常的350uL/L提高1～2倍，各种蔬菜、果树和林木幼苗都能增加生产量，甚至在严重光照不足时也能增产。比如空气中的CO2浓度提高1倍，可增加 C3型作物的光合作用速度40% ～50%，产量增加20% ～45%。对于C4型作物，提高二氧化碳浓度也是有利的，特别是当光照、水分、气温不足以及空气污染条件下，提高CO2浓度能更好地促进生长。

2.2 二氧化碳施肥的效果，在大田作物上也取得了很好的试验结果。见表1。

表1 增施二氧化碳对农作物的效果

2.3 碳肥应用的局限性。温室作物主要是蔬菜和花卉采用二氧化碳施肥这种技术，因为二氧化碳浓度较易控制，并且蔬菜和花卉产量大、价格高、效益好。由于大田条件下增加二氧化碳浓度比较困难以及经济上的因素，使得目前在大田上还难以得到大量应用。

3 解决问题的专利介绍

在自然条件下增加二氧化碳浓度是难以控制的。但是，增加室内(如塑料大棚等)环境的二氧化碳浓度还是易行的。如果在温室内种植大田农作物有可观的经济效益，那么这个问题就得到解决。“一种抗癌保健功能型的复混肥料”的专利为为我们找到了解决该问题办法。

“一种抗癌保健功能型的复混肥料”简介：该专利是系列专利中第四项发明专利，专利证书号：第1225556号;专利号：ZL 00100353.4。

该专利所述抗癌保健功能型的复混肥料，系在液态排渣锅炉利用上述“一种锅炉烟气的综合利用方法”、“一种功能型玻璃肥及其制造方法”、“一种富含硒、锗粉煤灰的制造方法”专利技术基础上，将所得富碘磷酸、硫酸分别按常规方法制造成常规富碘磷肥、硫肥;将所得功能型玻璃肥及经中和处理的富含硒、锗粉煤灰磨成细粉分别得到功能型玻璃肥和硒、锗元素抗癌化肥;然后再外购氮、钾、硼肥，以常规复混肥制造方法将上述所得富碘磷肥、硫肥、功能型玻璃肥、硒锗肥转化成氮、磷、钾、硅、钙、镁、硫、锰、铁、锌、硼、铜、钼、钴、硒、锗、铬、锡、镍、钒等20种元素以上、其中每种元素浓度均与农作物健康生长、人类健康及抗癌的膳食摄入量要求的浓度一一对应的20元以上复混肥;不但如此，由于该复混肥还以已知颉颃解毒方法使其中所含砷、镉、铅、汞、铀、镭等有毒有害元素浓度在过量时能得到解毒处理;由于煤炭及古代粘土形成的灰渣在转化为磷肥、功能型玻璃肥、富含硒锗粉煤灰同时也将其中所含浓度合适、不产生中毒(由于古代动物食用古代植物而无害推断)而对生命有益的钛、溴、铷、锶、钯、铋、锑、铯、锂等元素一并转化为化肥;由于上述有益元素可防治皮肤病(如钛)、肥胖病(如钯)、精神病(如锂)等多种功能性疾病发生，因此便使所得“20元以上复混肥”不是单纯的“20元复混肥”而是含所有生命必需、有益元素且浓度与古代植物接近的类似有机肥的化肥。

4 二氧化碳在农业上的应用

4.1 粮食生产的经济效益

由于抗癌化肥使得粮食作物平均亩产在1200公斤，那么粮食价格自然也高，按80元/公斤计算(具有广谱抗癌性)。如二氧化碳使得粮食增产为300公斤，每亩粮食产量为1500公斤，每年两季，则亩产粮食3000公斤，价值为240000元。由于粮食产量高，价格高，效益好，为工厂化、机械化、信息化、生态化温室大棚粮食生产广泛应用创造了条件。由于二氧化碳浓度容易控制，并且粮食的产量和价格得到了保证，粮食危机得到了解决;人类健康长寿。将来即使按照保守价格粮价每公斤也不少于20元，每亩年收入60000元。此外，秸秆贮藏了大量能源，用来生产沼气、人造木材、牲畜饲料、秸秆发电等，也是一项收入。

4.2 碳肥的经济效益

粮食产量占作物干基至少为40%，碳元素占干基45%，则粮食中碳元素占干基的18%。按水稻计，每产7.5吨粮食，产植物干基16.95吨，消耗二氧化碳21.7吨，释放氧气15.8吨。

每吨二氧化碳增产粮食345公斤(7.5÷21.7=0.3457吨)，秸秆435公斤，粮价为80/20元公斤(80元为市场现价，20元为将来最低保守价)，增加值为27600/6900元。那么二氧化碳每吨售价至少为200元人民币以上，碳肥将是一笔客观实在的收入。因此，各企业才会加大投入，处理排空废气，制造碳肥，输入到农业生态工厂，工业“三废”中“废气—二氧化碳”得到有效解决，由二氧化碳带给环境的负作用将不存在，相反碳肥进入农业生态系统对人类的贡献是巨大的，成为一种资源，一种绿色化学肥料。如果一冶金企业年耗粉煤10万吨(二氧化碳回收按90%计)，年产碳肥为100000×69.6% ×90% ×44÷12=229680吨，碳肥收入为229680×200=45936000元(4593.6万)。

4.3 碳肥转化为粮食和秸秆储能的计算

以一吨二氧化碳对水稻增产贮藏能量计算：稻谷贮藏能量为15.1 ×106J/kg，稻草贮藏能量为 13.8 ×106J/kg，粉煤按26377kJ/kg计。

稻谷贮能为：345×15.1×106=5209.5×106J;

稻草贮能为：435×13.8×106=6003×106J;

稻谷稻草贮能总量为：11212.5×106J;

折合粉煤量为：11212.5×106÷(26377×103)=425kg(0.425 吨)

如果一冶金企业年耗粉煤10万吨(二氧化碳回收按90%计)，经过光合转化秸秆储能相当于粉煤量为：100000×90%×0.425=38250吨。

4.4 社会效益

建棚所需材料也是一个巨大数字，钢材、透光板、塑料薄膜、保温被等，每亩平均也在10000～30000元左右，由此所引起的连锁反应对经济社会的可持续健康发展奠定了物质基础。对加速“三农问题”的解决及城乡一体化、城镇化、社会大量就业、“三大差别”的减小奠定了坚实的基础，提供了技术保证和支撑。

5 碳肥的主要来源

热电、建材、冶金、化工等行业使用煤、焦炭、重油、天然气等为主要能源的企业，废气中二氧化碳浓度是很高的，有的高达15%，甚至更高。气体经进一步处理后，必须达到一定的纯度，不应含有对植物和人类有害的杂质。据认为，常见杂质的最大允许量为：SO2—0.2uL/L，C2H2—0.05uL/L，O3—0.2uL/L，NO2—20uL/L， NH3—10uL/L， CH2O—0.7uL/L， CO—500uL/L。