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开发生物基宝藏,建设“金山,银山” ——海南北鸥生物能源开发有限公司董事长 张永北
张永北,男,汉族,中国共产党员,1964年5月生,福建永安人,武汉地质学院地质系1986届地质学学士,中国地质大学(武汉)1992届遥感地质硕士,2000届矿物岩石矿床学博士,中国科学院地质与地球物理研究所博士后,地质地理与资源环境研究员,海南省高层次领军人才。历任闽西地质大队助理工程师、中国地质大学讲师、副教授、副研究员,第五届中国科学院全国博士后联谊会理事长、第十四届北京市博士后联谊会常务副理事长、海南省农业厅调研员、海南省儋州市副市长、海南省国营大岭农场场长兼党委副书记、海南省农垦科学院常务副院长、江西省绿色产业集团生态循环农业首席专家、江西省绿色发展研究院副院长、海南北鸥生物能源开发有限公司董事长、弘安生物科技(河南)有限公司董事长。
入琼工作十九年来,长期致力于生物基产业技术、产品和装备开发,先后承担国家重点研发计划、国家星火重大、海南省重大科技专项、农业部优势农产品重大技术推广、财政部生物能源和生物化工非粮引导奖励基金等国家省部项目和课题20余项。取得国际领先成果1项,国际先进1项,国内领先2项,获权发明专利26项,发表论文44篇。
获海南省第八届优秀青年企业家、海南省十大创新人物称号,获农业农村部“十四·五”国家科技支撑计划重点课题一等奖,第12届世界创意节世界创造力金奖,联合国人居环境绿色新产品奖,第六届“创客中国”创新创业大赛(海南)赛区总决赛三等奖,中国发明协会发明创业奖·创新奖一等奖,第七十一届德国纽伦堡国际发明展企业奖银奖,中国民营科技发展贡献奖钟南山科技创新奖二等奖,海南省科技进步三等奖,两岸四地环境科技论坛优秀论文杰出贡献奖。
十九年来,张永北博士凝聚资源环境、发酵食品、生物医药、生化工程、轻化工程、自动控制、机械制造、造纸等八大领域,四位教授,三名博士,组成跨界合作高层次创新创业团队,聚焦生物质资源开发领域联合攻关,攻克了农林废弃物高价值综合利用技术难关,创建了一套彻底解决秸秆问题的整体方案,为我国破解农林区乡村振兴和县域经济发展难题,付出了艰辛努力。
一、代表性科技成果
1、开发秸秆完全拆解生物基工业原料产品领先技术和装备
主持农业部优势农产品重大技术推广项目“大岭甜高粱双循环经济”(12510172308)、财政部生物能源和生物化工非粮引导奖励基金项目“甜高粱打浆法生产燃料乙醇中试”(财建[2007]944号)、海南省中小企业创新基金项目“香蕉茎叶综合利用技术研究与应用”(1518)、江苏省农业科技自主创新资金项目“耐盐能源作物茎秆燃料乙醇转化技术集成”(CX(11)2030),从有机分子水平和深度,开发秸秆完全分质催化水解提取工业原料产品集成技术、工艺流程和装备系统。以清洁生产方式,将秸秆完全拆解为系列生物基工业原料产品。产品作为生物制造基础工业原料,广泛应用于生物基材料、能源、医药、饲料和生态肥料等五大领域三十多个行业,替代石油基、林木基和粮食基产品,创建高盈利的生态循环农业模式,破解秸秆综合利用行业,因难以承受秸秆收储运高成本,而陷入技术可行但经济不可行困局。获授权专利6项,成果《秸秆完全分离提取转化关键技术创新与集成应用》达到国际领先水平、《秸秆高价值综合炼制集成技术研究》达到国际先进水平。
2、开发生态群落重组法国土修复技术
主持国家重点研发计划课题《高寒矿区本土菌-藻-草群落重组关键技术研究与示范》(2021YFC3201604)、青海省重点研发与转化计划课题《菌-藻-草群落重建法修复高寒矿区关键技术研究与应用》(2021-SF-170)、国家星火计划项目《橡胶林下中高温型菌类复合栽培技术集成应用》(2012GA800001-02)、海南省重大科技专项课题《橡胶林下间作菌类、花卉技术集成与应用》(ZDZX20132002),创新养菌培土法土壤有机质修复技术、生态群落重组法土壤修复技术。筛选特定真菌,应用其快速降解木本有机质、解磷解钾特性,将木本原料及矿山渣石快速转化成为藻类和植物吸收的营养,借助微生物自然力,变高投入的有机肥生产为高产出农事活动,从而为修复土壤微生物菌群,提升土壤肥力,丰富有机质来源,创新生态循环农业发展模式。该成果已获发明专利:一种以菌类栽培改良土壤有机质方法(ZL201510394056.4)。
3、开发秸秆真菌菌丝蛋白免抗节粮养殖技术
主持完成农业部农业技术推广与体系建设专项《灵芝菌糠节粮饲料及其安全养殖法》项目(10HNNK-17),研制真菌菌丝蛋白节粮饲料及免抗养殖法。筛选灵芝、鬼伞科、白蘑科高蛋白真菌,运用其菌丝快速降解纤维素和木质素的特性,采用木质原料培育菌丝蛋白节粮饲料。应用该类真菌显著提高动物免疫力的功能,开发免抗生素养殖法。秸秆发酵菌丝体饲料,具有木质素大幅度减少,粗纤维、蛋白质降解为多糖、短肽等有机物,菌体多糖和菌体蛋白、氨基酸含量倍增等特点,显著提高动物消化能力,并提高动物免疫力,从而创新畜牧业节粮安全养殖法。论文《灵芝菌糠发酵饲料对育肥猪生产性能的影响》,发表于《中国饲料》,2013(5)期,获发明专利“灵芝菌糠节粮型饲料及安全养殖法”(ZL201210100344.0)。
4、创建农林废弃物大型沼气工程“干简联动”模式。
主持完成海南省社会发展项目“农林废弃物车用沼气转化联网液化罐装技术集成和应用示范”(SF201333),发明车载型沼气压缩液化分离提取生物燃气罐装机。建立农林废弃物大型沼气适度分散发酵,管网集气,车载型沼气助剂液化提取罐装机流动作业集成方案,打通农林废弃物季节集中,高度分散,运输成本高效率低等沼气能产业化瓶颈,创新农林废弃物大规模转化沼气“干简联动”模式。该成果已通过验收。论文《农林废弃物大型沼气工程“干简联动”模式研究》发表在《太阳能》,2016(12)期,被CSCI收录,获得发明专利3项,实用新型5项。
二、乡村振兴和县域发展的行业痛点
当前农业生态安全、乡村振兴和县域经济发展,存在以下行业痛点:
1、生物制造产业非粮化难以承受原料收储运高成本
生物基材料和能源产品开发,普遍采用粮食原料。如从玉米提取淀粉制葡萄糖,发酵乳酸,产聚乳酸,或陈化粮糖化发酵制燃料乙醇。曾经倡导的木薯、马铃薯制淀粉和乙醇,因全球粮食紧张,也被纳入主粮而受限制。面对生物基产业与粮争地的局面,其全行业非粮化已成为世界各国的发展战略。
二十多年前,国内外许多科学家,为探索利用农林废弃物制造生物基材料和能源,付出艰辛努力。实践证明,从农林废弃物提取某成分,制造某生物基产品,技术上皆可行。但是,由于农林废弃物组分复杂,从中提取单一成分代价较高。由于有用成分在农林废弃物中含量并不很高,将其提取利用后,大量剩余成分如不加利用,则成污染物排放。在环保高门槛的国策下,企业必须倒贴部分原本薄利,用来处理排污问题。
如造纸行业,用芦苇制浆,芦苇纤维约含51%左右,另外49%的成分则成为黑液污染物。若玉米秸秆制浆,纤维仅有35%,则有65%的成分排放。制浆行业考虑的黑液综合利用,一般是肥料化和燃气化。这类综合利用方式,基本上附加值不高,难以产生高价值产品,未能充分挖掘秸秆价值。在确保企业盈利的情况下,只能低价收购原料。
目前,多数农林废弃物综合利用项目都面临类似的困境。产品转化工艺技术皆可行,但难以承受原料收储运高成本,无法实现高盈利。相关企业为了生存,要么压低原料收购价格,要么依靠政府免税、补贴,才能勉强维持。原料收购价格太低,中介组织缺乏积极性。政府没有税收,反倒增加财政负担,也没有积极性支持企业发展。其结果从事秸秆利用的企业难以持续发展壮大。
因此,当今农林废弃物综合利用全行业,亟待破解技术可行但经济不可行的困局。纵观现今行业痛点,秸秆综合利用不仅是企业减排的需要,更是盈利的需要。由于侧重单一成分利用的方案,无法充分挖掘原料价值,产业难以达到高盈利的水平。充分挖掘秸秆价值,将组分完全高价值利用,进而实现企业高盈利的领先技术开发迫在眉睫。
要彻底解决秸秆全行业痛点问题,所开发的创新技术,不仅要将秸秆组分“吃干榨尽”完全利用,还要尽可能产出高价值产品,唯有充分挖掘秸秆价值,才能创立高盈利的商业模式,企业才能承受原料收储运高成本,在实现企业盈利支持持续发展的情况下,还能为地方财税增加做出贡献。
2、耕地修复无法承受有机质高投入
耕地是农业生产最根本的生产资料。由于长期过度使用化肥和农药,耕地土壤有机质严重退化。与50年前相比,我国耕地有机质层平均减少40厘米至50厘米,土壤有机质平均含量从5%锐减到当下不足1%,土壤微生物群落严重破坏,板结、看不到蚯蚓、微生物总量减少。从中出产的农产品,营养物质含量比50年前减少40%,风味、口感,如胡萝卜,再没有我们儿时的浓郁。
健康的耕地土壤,应该是有机质丰富,微生物活跃,蚯蚓随处可见。在微生物、蚯蚓繁殖过程中,产生富含生物肽的代谢物,从中产出的农产品也含生物肽,不仅风味、口感浓郁,不易腐烂,耐储存,对人类健康也十分有用。但是,现今的耕土缺少这种生物肽,从中出产的农产品抗病力差,保鲜期短,易腐烂,对人体免疫力修复的作用也减弱。因此,耕地修复,重建健康土壤,为农民提供优质耕地,是生态农业的重要任务。
耕地修复,首先是有机质恢复。秸秆还田是行之有效的做法。但由于人多地少的国情,我国耕地连作没有足够时间留给还田秸秆腐烂。东北高寒地区及西北干旱地区,秸秆还田难以腐烂,造成“海绵地”情况出现。长江、黄河流域,气候较湿润地区,秸秆能够腐烂,但深埋土中的秸秆腐烂发热,给病虫害越冬提供温床,不仅影响连作,出苗率降低,还造成病虫害多发。
因此,正确的处理方法,应是秸秆离田腐熟处理制成有机肥后再还田。但若离田秸秆只做有机肥还田,吨成本高达800元至1000元。大部分农产品因国家限价政策,无法提价增加销售收入,其生产都用不起有机肥。另一方面,仅凭原地有限的秸秆还田,让土壤有机质含量恢复到50年前水平,需要长期坚持才能奏效,短期难以实现。
3、乡村振兴和防止返贫急需产业支撑
2017年10月18日,党的十九大提出实施乡村振兴战略。2021年2月25日,习总书记庄严宣告,我国脱贫攻坚战取得全面胜利。2022年3月5日,国务院政府工作报告提出:促进乡村全面振兴;巩固脱贫攻坚成果,落实防止返贫,确保不发生规模性返贫。
乡村振兴和防止返贫,需要产业支撑。2022年3月5日的国务院政府工作报告指明了方向。在我国经济双循环背景下,乡村振兴产业支撑,开发自有资源是根本,是内因。在人均耕地0.08公顷,仅为世界平均1/4的我国,让传统农业支撑农村发展致富,任务将十分艰巨。
由此引发我们的思考,就是农村还有哪些资源可以开发。以耕地为依托的传统农业生产,其产物除了我们收获的农产品,还有另外一部分过去被丢弃并造成危及农业生态安全问题的秸秆!因此,传统农业生产只收获了“一半农业”,丢掉了“另一半农业”。如果我们依靠科技创新的力量,把过去丢掉的“另一半农业”重新收回,并把它做精做强,农民收入将有可能翻番。
4、县域经济振兴均衡发展亟待生态资源开发技术
在我国经济“双循环”背景下,乡村振兴的同时,还有一项更加艰巨的任务就是县域经济发展。改革开放40多年来,以沿海、沿江为龙头的经济持续发展,是以出口为引擎的外向型经济。出口拉动型的外向型经济环境下,中国经济的发展格局是全国GDP的70%集中在沿海、沿江城市,其中30%又集中在北上广深。占国土面积90%以上的县域经济占比不到30%。这是以出口拉动为引擎的外向型经济造成国内经济发展极不均衡的结果。在国际贸易受阻的形势下,外向型出口引擎拉动减弱。重振县域经济,使之成为我国经济发展增长面,将是中国经济增长实现从出口拉动向消费拉动转型内生动力。
建国70多年来,因资源禀赋、区位优势的差异,县域经济发展并不均衡。大多数农产区,由于没有矿产资源,地处偏远,交通不便,经济发展欠发达,相对贫困。矿产资源丰富、交通便利,区位优越、邻近沿海、沿江大城市的区县,经济发展较快,成为先进县。矿产资源依赖型的区县,一旦资源枯竭,没有及时转型,现今经济走向衰退,变成落后县。
县域经济均衡发展,是国家经济“内循环”实现消费拉动的基础支撑面和动力。没有县域经济的发展,内在消费拉动引擎难以持久成立。因此,未来我国经济均衡持续发展,必须摆脱传统资源依赖型的模式。那么哪些新资源能够支撑县域经济均衡发展呢?“绿水青山就是金山银山”的科学论断,给出了明确的答案。
2015年8月,时任浙江省委书记的习总书记,提出的“绿水青山就是金山银山”的发展方略,就是要走生态型经济的发展道路,必须依托生态型资源。阳光、风、水和生物资源是构成地球生态系统的重要组成部分,是地球系统分布最广泛又可再生可持续利用的能源和物资。依托绿色生态技术创新,把这些资源开发利用好,替代传统石化资源,是实现县域经济均衡持续发展的重要途径。
我国有18亿亩的耕地,年产秸秆8亿吨;森林覆盖面积33亿亩,按平均年亩产0.5吨森林修剪物计算,有16.5亿吨。这些资源广泛分布在农业区县,是可再生可持续利用的资源。如若通过科技创新,将总量24.5亿吨的秸秆和森林修剪物利用好,把它们转化为国家经济建设必须物资和产品,令其每1吨产生5千甚至1万元的价值,那么其生态经济总量不可限量。
三、科技成果产业化推广应用
1、推广秸秆炼制技术,助力生物基产业发展
秸秆完全拆解生物基工业原料产品技术和装备开发成果,备受农产区政府和企业欢迎。各地洽谈合作者络绎不绝。目前,已在黑龙江、河南、江苏、山西、内蒙等省成立合作公司,建立了秸秆完全拆解生物基工业原料产品技术和装备推广的合作平台。
秸秆完全拆解生物基工业原料产品技术和装备开发,已列入科技部“十四·五”重点研发计划,并在2022年开局之年发布国家重点研发指南。以此技术为依托,开展了以下几个领域的合作。
首先,秸秆完全分质催化水解技术,作为秸秆完全液化配套技术,与刘洪立院士合作,开发全生物降解材料项目,列入农业农村部“十四·五”国家科技支撑计划重点课题(NYKJ9254),并获科研成果一等奖。
其次,秸秆完全分质催化水解技术,与山西领君重工机械设备有限公司合作,作为蓝炭工程高硫低阶煤热解系统耦合技术,建立热解产物物质和能源耦合系统,完全吸收热解烟气热能和硫、氮化合物,作为水解系统的热能及催化剂和营养盐,从而建立一套生态循环洁净工艺系统。为煤炭工业清洁生产以及高硫低阶煤资源利用,创造了无限空间。项目列入科技部“十四·五”重点研发计划,并在2022年发布重点研发计划指南。
再次,秸秆完全分质催化水解技术,与焦作逸中源科技有限公司、郑州市天粮收获机械有限公司合作,开发玉米秸秆全产业链高价值综合利用项目,已在河南省5个县落地年处理10万吨高糖玉米秆提取糖醛类工业原料产品项目。获得投资10亿元人民币,已有三个项目投资落实。
最后,秸秆完全分质催化水解技术,与黑龙江省农业龙头企业银泉纸业有限公司合作,进行传统造纸制浆企业技改,彻底解决制浆行业黑液污染排放的同时,将以往排放物变为资源,转化为糖醛类产品,使传统制浆企业产值增加三倍以上。
此外,秸秆完全分质催化水解技术还有很多应用场景。如我国“十一·五”和“十二·五”期间上马的燃料乙醇项目沉淀的500万吨闲置产能,急需非粮化技改,破解我国1300万吨燃料乙醇需求,仍有900万吨缺口难以满足的难题。
又如黄河流域沙化土地生态修复和环渤海、东三省及西北地区的盐碱地利用,可引进高生物量的甜高粱、巨菌草和芦竹等草本植物,建立秸秆拆解工业原料基地,使沙化土地修复和盐碱地利用转化为生物基产业原料基地建设,令其可持续发展壮大,破解边际土地改造依赖公益基金难以持续的发展难题。
2、推广生态重组技术,改造盐土,修复矿山,改良耕地
利用秸秆拆解剩余糖浆为碳源,培育菌、藻微生物,配制菌-藻-草微生物生态群落重组制剂,用于盐土改造、矿山修复和耕地改良,借助微生物自然力,可替代人工施用有机肥,构建土-菌-藻-草生态链,重建土壤微生物群落,恢复土壤有机质生机。
微生物生态群落重组技术,应用于盐土改造,耕地改良和矿山修复,具有低成本重建耕土,快速恢复土壤有机质的效果。植物健康生长,需要微生物协同作用,才能从土壤中吸取矿物质营养。菌-藻-草微生物生态群落重组的基本原理,就是重建土-菌-藻-草生态链,通过菌丝体代谢分泌有机酸溶解土壤、岩石矿物质,激活土壤中的无机盐,为藻、草提供营养。光合藻生长,快速固碳和氮,合成多糖、蛋白质等有机质,最终促进作物健康持续生长。
在微生物生态链中引进藻类,对矿山修复、耕地改良和盐土改造,具有十分重要的意义。藻类作为生存条件要求极低的先锋物种,兼具化合和光合效能,能快速生长,积累大量多糖,吸收空气氮素,为生态链顶端的作物生长提供充足的营养。周年大量藻类繁衍凋亡,产生充足有机质,加速矿渣土壤化,促进生物成土。
菌-藻-草生态群落重组技术,应用于青海木里矿山修复,解决了高寒地区煤矸石矿渣山无法取土,土壤重构难,植被重建代价高的难题。利用煤矸石矿渣化学成分基本符合青海省三类耕土标准的有利条件,应用菌-藻制剂100倍稀释液浇灌矿渣,结合基础有机肥,通过菌丝体激活矿渣矿物质,再经过藻类快速生长,产生大量有机物。仅三个月,煤矸石团块迅速土壤团粒化,为共生草茁壮成长提供充足生物土壤及有机质条件。
微生物生态群落重组技术,应用于耕地改良,具有快速、高效、节本提升土壤有机质的效果。其中光合藻的应用发挥关键作用。由于光合藻快速生长、高效分泌多糖和固氮作用,在耕土中接种的微生物,能够数倍至数十倍的增长,从而借助微生物自然力量,快速提升土壤有机质,解决人工施用有机质高投入的难题。
3、推广菌丝蛋白饲料,发展免抗养殖
秸秆催化水解剩余糖液,接种真菌、藻微生物发酵后,发酵物经分离提取,富含微生物代谢物的菌液作为肥料,微生物体是富含多糖和蛋白质的饲料。目前开发的产品主要有酵母蛋白饲料、盐藻蛋白饲料、姬松茸菌丝蛋白饲料和口蘑菌丝蛋白饲料等几种。它们都堪称天然浓缩营养库。饲料蛋白是我国畜牧业的紧缺物资,年缺口大约3000万吨。因此,发展微生物蛋白饲料,市场前景十分广阔。
酵母泥的营养成分为:酵母蛋白40%至50%,粗脂肪1.5%,粗纤维1.5%,酵母多糖等碳水化合物30%至40%。基本营养素包括维生素B族(B除外)、16种氨基酸、14种或更多的矿物质、17种维生素(不包括维生素A、C、E)及硒、铬、铁、锌等微量元素。秸秆发酵姬松茸菌丝饲料粗蛋白17.04%、粗脂肪2.64%、总糖34.08%、无氮浸出物37.5%、纤维素33.6%、木质素14.5%、总灰分9.2%。钙1.54%、磷0.87%、铁0.08%。
微生物蛋白饲料技术,应用于吉林白城大安某养殖户,接种微生物发酵玉米秸秆,粗纤维、木质素大量降解,粗蛋白较玉米秸秆原料提高1倍,总糖提高至35%,氨基酸总量增加5.3倍。所产秸秆发酵饲料喂养绵羊和牛,减少玉米籽和豆粕30%至50%,羊只增重5%至15%,毛色光亮,体质强健,免疫力提高。
4、推广食疗产品,促进人体健康
采用秸秆糖浆为碳源,培养红曲酵母,或者采用乙醇生产副产物酵母泥,进行提纯和细胞破壁,产出酵母多糖是重要的免疫调节剂。其中富含多种免疫活性剂:β-1,3葡聚糖、甘露糖、生物肽、核苷酸、虾青素;细胞修复营养物质:维生素、葡萄糖、氨基酸、胡萝卜素和矿物质;抗氧化、抑肿瘤成分:胡萝卜素、虾青素。
红曲酵母多糖独具红曲天然色泽、芳香和口感。多种营养素俱全,具有综合调节免疫力,修复细胞,恢复体能功效。无毒、无副作用,可广泛适用于各类人群。吸收酵母多糖的特性,配以多种药食同源中草药,增加通经络、增免疫和修复细胞的复合配方,制成液体食疗产品,具有显著的调节免疫力作用。
目前,已有数以万计的自愿者体验效果良好,具有抗疲劳、消炎、镇痛、消肿、降血脂、抗血栓、抗肿瘤、治糖尿病、痛风、前列腺等多种效果。以酵母多糖为主的中草药复合配方产品,在畜牧养殖业也具有广阔的应用前景。以此提高动物抗病力,实现免抗养殖,为人类健康生产健康产品。
四、经济、社会和生态意义
秸秆完全拆解技术创新和产业兴起,有望促进农业主产区的经济社会可持续绿色发展,为乡村振兴、县域经济发展和落实“金山、银山理论”做出贡献。
1、变农业产区为生物基工业原料优势区
所创新的秸秆完全拆解产业,源头是农林产区废弃资源综合利用的环保产业,过程是属精细化工和生物化工相结合的轻工行业,产品则广泛应用于生物基材料、能源、医药、饲料和肥料等五大领域三十多个行业。秸秆、森林修剪物是本行业取之不尽、用之不竭的原料。在以往秸秆是农业产后难以处理的废弃物。秸秆的无害化处理,成为农业主产区产后政府和农户头疼的难题。秸秆完全拆解产业的推广,将改变这种局面。以往资源匮乏,发展滞后,工业基础薄弱的农林业产区,变为生物基原料资源优势区。随着这一新兴产业的发展,农林产区将转型变为生物基产业聚集区,从而支撑农业主产区经济社会的可持续绿色发展。
2、拉动相关产业链的延伸和发展
支撑生物基产业发展,需要相关配套产业的支撑。就秸秆、森林修剪物综合处理本身,将形成原料收集、储存、运输、加工、销售,以及相关动力支持、蒸汽供应、装备制造、辅助材料生产等组成的产业链。而生物基产业创新模式,仅仅出产纤维素、木质素、葡萄糖、甘露糖、乙醇、果胶、木糖、氨基酸、植物蜡、酵母、液体肥料、二氧化碳等初产品,每吨干物质就可产生上万元产值。将这些产品进行重整组合再深加工,还可以升级为附加值更高的代钢、代木、降解膜、轻质板、发泡材料、保温材料、隔热材料、容器、纺织纤维、纳米材料、植物保水剂、合成汽油等等丰富多样的聚合材料和燃料,产值将五至十倍翻番。产业链的完善、延伸和升级发展,更加促进农业主产区的经济绿色发展。
3、促进区域循环经济优化配置
生物基产业开发,可以带动三个层面的循环经济发展。
一是生物基综合利用循环经济模式创新。以满足国家大宗物资需求为目标的秸秆完全拆解模式创新,在挖掘多种生物基产品的同时,把资源“吃干榨尽”,用到极致,最终回收废液和二氧化碳,用于高产农业,实现生产过程零排污。该模式开发,正秉承循环经济理念,创新一个结构优化合理的生物基炼制经济模式。
二是工业园区循环经济结构调整和优化。秸秆完全拆解产业需配套动力和物资保障,可以通过与现有的热电厂密切合作实现。蒸汽能的需求,是目前许多热电厂正愁出路的资源。如果以煤炭燃料的热电厂内设脱硫、脱硝装置,则秸秆炼制厂还可直接利用硫酸和氨水。电厂与生物基炼制紧密合作,可建立园区热电厂的循环经济新模式。年处理40万吨的玉米秸秆水解炼制厂,需120万吨蒸汽、6000吨硫酸、5000吨氨水,年可为电厂增加2.7亿元收入。
三是区域循环经济结构调整和优化。秸秆完全拆解产业本身,就是通过秸秆水解炼制工业与农林业结合,实现了区域农林业循环经济发展。秸秆、森林修剪物不再是毫无价值的废弃物,而是可以替代石油基材料宝贵的资源。通过秸秆炼制,充分挖掘秸秆价值,相当于回收了以往被丢弃的“另一半农业”,使农业主产区经济结构更加合理和优化。
4、创造丰富多样的劳力就业机会
围绕支撑秸秆水解产业链各个环节正常运行,将创造大量的就业机会。以一个农业县开办一个年处理40万吨玉米秸秆的工厂为例,至少容纳1490人就业。其中,原料储集环节,按1万吨一个原料储集场计算,就需要40个经纪人。每个储集场就需要20人开展工作。因此,仅原料储集这个环节,就可安置840人就业。秸秆拆解加工工厂,涉及粉碎、制浆、一次降解、一次分离、果胶提纯、二次降解、二次分离、糖浆分离、乙醇发酵转化、乙醇蒸馏、三次降解、三次分离、木质素提取、纤维素提取、氨基酸提取、植物蜡提取、液体肥料浓缩、二氧化碳液化、产品包装、输送等二十多个工序,每个工序三个班组,每个班组10人,外加管理、财务、后勤人员,至少就需要650人就业。
5、融合原料收储扶助基层组织建设
将县域生物基原料收储运机构与村镇组织融合,作为产业支撑,反哺三农,壮大农村集体经济,扶助农村基层组织建设,促进农村经济社会发展。以村级自治组织为单位,建立生物基原料收储站,以乡镇行政单位为总站,建立生物基收储运体系,实现原料分散收储。由龙头企业投资加工、包装和运输设备,由村提供土地收储场所,联合创办收储机构,以原料收购增加农民收入的同时,销售收入按一定比例由各级收储站提成,作为农村基层组织集体收入,从而开辟基层组织集体经济的稳定收入来源,用以支持农村基层组织社会管理运转经费和农村公共基础设施建设和维护经费。
6、农民增收政府增税企业盈利
秸秆完全拆解创新模式,有较其它模式强数倍的盈利能力。充分体现了发展循环经济的魅力。以玉米秸秆为例,加工1吨玉米秸秆,提取纤维素、木质素、乙醇、果胶、木糖、氨基酸、植物蜡、酵母、液体肥料、二氧化碳气肥等产品,按现市价,保守产值为12350元,总成本为4900元,利税超过7450元,投资利润率高达271.36%。秸秆拆解加工企业,能够获得足够利润,兼顾农户、政府和企业各方的利益。以年处理40万吨玉米秸秆的产业规模估算,年总产值为49.4亿元,利税29.8亿元。政府可增税8亿元,企业收益21.8亿元。农户的玉米秸秆按1000元/吨价格收购,农民增收4亿元。按每户10亩地测算,至少带动4万农户增收。
7、助推绿色生态发展
秸秆完全拆解创新模式,具有多个层面的生态经济效益,从而助推区域经济环境友好绿色发展。
首先,生物基原料大规模回收利用,可以在一定区域内为农林废弃物开辟大批量的离田消纳渠道,避免秸秆焚烧、丢弃腐烂造成的大气和水体污染。每焚烧1吨秸秆约产生1.8吨二氧化碳。即便是自然腐烂降解,按秸秆含30%碳水化合物估算,每吨秸秆也可产生至少0.27吨二氧化碳排放。年处理40万吨秸秆,可减少72万吨因秸秆焚烧或者10.8吨秸秆腐烂降解排放的二氧化碳。
其次,将生物基“吃干榨尽”,即使二氧化碳和废液都回收用作肥料,杜绝了秸杆处理过程的气体、液体和固体排放,实现过程环境友好清洁生产。以玉米秸秆为例,处理1吨玉米秆,可产105公斤乙醇,大约也产生105公斤二氧化碳。将该二氧化碳回收用于气体肥料,年处理40万吨秸秆项目,可减少4.2万吨二氧化碳排放,大约可转化为15.56万吨农作物增产。
再次,秸秆拆解炼制项目通过与电厂合作,将电厂硫、硝等有害气体排放物,转化为秸杆炼制所需的硫酸和氨水,有助于电厂废气清洁排放。引进秸秆拆解项目与电厂合作,为电厂脱硫、脱硝找到出路,可将电厂环保措施落到实处。按煤含硫1%氮0.98%测算,回收电厂脱硫脱硝的硫酸和氨水,一个年处理40万吨秸秆的项目,至少帮助年燃烧19万吨煤即年发电63兆瓦的电厂尾气得到净化。
8、支撑县域经济均衡发展
我国18亿亩耕地和33亿亩森林年产24.5亿吨生物基原料,广泛分布在祖国大江南北,是大自然尽显公平恩赐给我们的宝贵财富。基本均衡分布的生物基资源,是支撑国家县域经济均衡发展的资源保障。
秸秆完全拆解技术创新,将生物基原料拆解40多种工业原料产品,每处理1吨原料(干基)可创造1万元以上产值。充分利用好国内生物基原料则可创造数万亿元产值。每一种生物基工业原料产品,经过重组、聚合、加成、改性、发酵、裂解等不同工艺处理,可进一步转化多种多样产品替代石油基、林木基和粮食基产品,价值可进一步上升数倍至十几倍,如纤维素制成纸品,价值从几千元上升至近万元。葡萄糖制成PVA、PLA材料,价值从几千变为数万元。因此,全国完善的生物基产业开发具有百万亿元以上的价值空间。
如此巨大的生物基产业体量,足以在全国区县合理分配,并成为支撑国内经济发展的重要增长面。以每个县建设一个年处理10万吨生物基原料项目,即可带来年10亿元产值,农民增收1亿元,政府财税增加1.5亿元,企业净利润2.4亿元。生物基产业巨大的经济总量,足以支撑全国铺开,每个农业县建设年处理10万吨秸秆拆解项目,从而为县域经济均衡发展做出贡献。
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