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秸秆高值利用是未来生物制造的发展方向
来源: | 作者:通讯员 | 发布时间: 2023-06-07 | 790 次浏览 | 分享到:
生物废弃物数量巨大,目前再利用手段单一,以低价值利用为主。生物废弃物包括以秸秆、粪便为代表的农业废弃物和以餐厨垃圾为代表的生活废弃物。生物废弃物过去再利用的方式主要是堆肥、发电等,并没有充分发挥价值。此外,因为生物废弃物再利用的下游产品附加值低,反馈到原料端的废弃物收购价格低,导致生物废弃物的收集不能产生经济杠杆。由于生物废弃物产地分散的特点,没有经济杠杆仅有政策杠杆并不是长久之计。我们认为,生物废弃物进行资源化利用,作为重要原料参与生物化工的生产,既可以解决生物化工原料获得性问题,又可以通过生产更高附加值的产品,提高收购价格,让生物废弃物再利用产生经济杠杆。

生物废弃物数量巨大,目前再利用手段单一,以低价值利用为主。生物废弃物包括 以秸秆、粪便为代表的农业废弃物和以餐厨垃圾为代表的生活废弃物。生物废弃物过去 再利用的方式主要是堆肥、发电等,并没有充分发挥价值。此外,因为生物废弃物再利 用的下游产品附加值低,反馈到原料端的废弃物收购价格低,导致生物废弃物的收集不 能产生经济杠杆。由于生物废弃物产地分散的特点,没有经济杠杆仅有政策杠杆并不是 长久之计。我们认为,生物废弃物进行资源化利用,作为重要原料参与生物化工的生产, 既可以解决生物化工原料获得性问题,又可以通过生产更高附加值的产品,提高收购价 格,让生物废弃物再利用产生经济杠杆。 我国秸秆储量丰富,可收集资源量占比较高,或成为生物化工未来的主要原料。就 储量而言,我国秸秆产量近 10 年来稳定在 8 亿吨/年,产量远高于玉米年产量。秸秆可 收集资源量占每年秸秆产生量的 84%左右,每年有近 7 亿吨的秸秆可以作为原料进行大 规模化学生产,如果将秸秆高效经济转化成高值化产品,有望替代玉米作为合成生物学 的原料的主要来源。

现有技术下,全球在秸秆利用上都较为粗犷,原料化率不高,产品附加值较低。欧 美等发达国家,包括中国在内,玉米秸秆一部分(主要是根部)用于肥料化处理,根部 以上部分用于制作饲料、青贮生产或直接焚烧。2020 年,我国秸秆综合利用率为 90%, 其中肥料化 51.2%,饲料化 20.2%,燃料化 13.8%,基料化 2.43%,原料化仅占 2.47%, 仍有 10%左右的秸秆废弃。 (1)肥料化处理是国内秸秆利用的主要方式,占比 51.2%。秸秆还田法具有操作便 捷,节省成本,作业效率高的优点,可以提高土壤的有机质含量,改善土壤结构,提高 土壤的肥力。但秸秆还田缺点是周期长,前期土壤肥力提高不足,尤其在东北地区,温低湿的条件使得秸秆腐解周期变长,还田增肥效果不明显。因此,低附加值的肥料化 处理并不是秸秆理想的处理方式。 (2)饲料化处理是国内秸秆利用的重要方式,占比 20.2%。农作物秸秆富含丰富的 有机质养分,是草食牲畜重要的饲料来源。以玉米秸秆为例,纤维素占比 38.8%,半纤维 素占比 23.5%,有机质含量丰富。据测算,1 吨普通秸秆的饲用营养价值与 0.25 吨的粮 食相当,秸秆肥料化处理能有效缓解粮食危机问题,提高农业废弃物的综合利用率。 (3)原料化利用作为一种高附加值的利用方式,是秸秆综合化利用的理想方式,也 符合秸秆高值化利用的发展方向。《关于编制“十三五”秸秆综合利用实施方案的指导 意见》明确提出,鼓励以秸秆为原料生产纸浆造纸、建筑材料、轻质板材、包装材料、 编织材料、餐具、降解膜等产品,大力发展秸秆原料产业,提高秸秆高值和产业化水平。 《2030 年前碳达峰行动方案》同样提出了秸秆高值化利用,进一步完善收储运体系。目 前,我国原料化利用仅占比 2.47%,秸秆高附加值产业化水平有待提升。 我国秸秆综合利用率逐年提升,但每年仍有大量秸秆未被利用,造成环境污染和资 源的浪费。2020 年,我国秸秆产生量为 7.97 亿吨,也就是说约 8000 万吨秸秆没有进行 有效利用,是农业废弃物污染的主要来源。此外,秸秆燃料化也是秸秆利用低附加值的 表现,目前已经开始被禁止,未来这部分利用占比将继续下降。我们认为,秸秆原料化 未来仍有很大空间,也是废弃资源再利用附加值最高的一种方式,现在合成生物学的发 展有望加快这一趋势。据“十四五”循环经济发展规划,到 2025 年我国资源循环型产业 体系基本建立,覆盖全社会的资源循环利用体系基本建成,主要资源产出率比 2020 年提 高约 20%,农作物秸秆综合利用率保持在 86%以上。