[国际先驱导报]拒绝焚烧,日本高效利用秸秆

2016-1-5 21:56| 发布者: hbgynj| 查看: 421| 评论: 0 |原作者: hbgynj

摘要:      每年收获季,秸秆熊熊燃烧、烟雾四处弥漫,成为一些地方农村的写照。但在日本,这种现象却很少见。   日本地处海岛,资源相对匮乏,长期以来形成了珍惜物力、物尽其用的社会风气。秸秆被认为是宝贵的有机资源,除了在收割时翻入土层还田、增加土壤肥力之外,也被用于喂养牲畜、铺设畜栏等。   近年来,日本还在积极研究将秸秆等原料转化为生物乙醇的低成本技术,以便更有效地利用秸秆。   政府推动秸秆饲料化   家在兵库县篠山市的畠中纯一从祖辈那里继承了几十亩土地。他介绍说,自己和家人平时都有工作,只在业余
  
  每年收获季,秸秆熊熊燃烧、烟雾四处弥漫,成为一些地方农村的写照。但在日本,这种现象却很少见。
  日本地处海岛,资源相对匮乏,长期以来形成了珍惜物力、物尽其用的社会风气。秸秆被认为是宝贵的有机资源,除了在收割时翻入土层还田、增加土壤肥力之外,也被用于喂养牲畜、铺设畜栏等。
  近年来,日本还在积极研究将秸秆等原料转化为生物乙醇的低成本技术,以便更有效地利用秸秆。
  政府推动秸秆饲料化
  家在兵库县篠山市的畠中纯一从祖辈那里继承了几十亩土地。他介绍说,自己和家人平时都有工作,只在业余时间照料家中田地。这些田地中约有8亩用于种植水稻,为家人提供口粮或在市场上出售。水稻种植从插秧到收割,全部使用机械,收获时秸秆直接粉碎,翻耕入土层中还田,经过土壤中的微生物发酵分解,为土地提供肥力。
  根据日本农林水产省2006年统计数据,日本每年生产大约900万吨水稻秸秆,其中,翻入土层还田的约占75.9%,用作饲料的约占10.3%,与畜粪混合作成肥料的约占6.4%,制成畜栏用草垫的约占4.0%,只有一小部分难以处理的秸秆被焚烧。
  农林水产省研究报告认为,日本饲料不足,每年还需从国外进口大量秸秆用作饲料原料,但本国秸秆却主要用于还田,未能充分发挥效用。报告分析认为,日本国内秸秆还田而非用作饲料的主要原因包括:种田者大都为高龄老人,更倾向于选择简单的秸秆机械化还田;庄稼种植地分散,与牲畜养殖场之间往往有一段距离,收集秸秆喂养牲畜需要耗费运输成本;养殖规模不断扩大,靠收集秸秆不足以满足喂养牲畜的需求。
  畠中纯一也感叹说,随着日本老龄化社会发展,愿意种田的年轻人越来越少。从前使用秸秆与牲畜粪便一起堆肥,能有效补充土壤肥力。如今,利用机器翻耕还田,虽然更方便,但在作为有机肥的效果方面要逊色一些。
  为了促进秸秆收集和饲料化,形成“秸秆喂养家畜、家畜粪便肥田”的更有效循环,日本有关部门采取了一系列措施,其中包括:推动研发和使用有效收集秸秆的机械设备;培育接受委托收集秸秆的农业企业或合作组织;推动耕种者和养殖户合作,建立稳定的秸秆供应机制等,政府按照秸秆收集作业的田地面积,为相关合作组织提供补助津贴。
  其中一个有效案例是滋贺县甲贺郡在2004年成立的一个由2(养殖户)+2(农场)构成的稻草生产供给组合。这两个农场共占地21公顷,每年能产出稻草60吨到80吨;两个养殖户共拥有1200头肉用牛。双方签订稻草生产供给契约,农场向养殖户提供稻草并送货上门,养殖户向农场支付一部分费用,并提供牲畜粪便用于堆肥。双方形成长期共赢关系。
  利用秸秆制造生物燃料
  为了减少对石油的依赖和二氧化碳排放,日本大力推动包括生物燃料在内的可再生能源发展。秸秆、谷壳等农业废弃物富含纤维素,作为一种很好的清洁可再生能源,也引起了日本各界的重视。
  据日本政府统计,包括秸秆、谷壳等在内的农作物非食用部分每年产量达1400万吨,不包括还田部分在内的有效利用率只有30%,还田部分约占55%。日本政府计划,通过将这些原料转化为包括沼气、液体燃料、固体燃料等在内的生物燃料,到2020年使还田部分所占比重降至45%,不包含还田部分在内的有效利用率增加到45%。
  此外,日本每年产生食品废弃物1900万吨、家畜排泄物8800万吨、下水污泥7800万吨、建筑废弃木材410万吨、林地残材800万吨,这些资源利用都有很大的提升空间。日本政府在2010年出台的“促进活用生物质基本计划”中提出,要“在2020年利用2600万吨碳当量的生物质,创造5000亿日元规模的新产业”。
  在日本各地,利用秸秆中的纤维素制造生物乙醇的研发项目正在取得进展。日本农林产业省2008年开始实施“软纤维素利活用技术研立事业”,在3个示范区对秸秆制造生物乙醇开展技术实证试验:在北海道恵庭市,由大成建设与札幌啤酒公司负责,年产量最高达1040L;在秋田县,由秋田县农业公社和川崎重工负责,年产量最高达22500L;在兵库县,由三菱重工等公司负责,年产量最高达800L。2009年又增加了千叶县柏市的项目,年产量6700L。
  这些示范区制造出的生物乙醇,在确认达到一定的品质要求后,同汽油混合,以生物汽油或绿色汽油的名称在首都圈、关西经济圈销售。
  此外,日本大成建设公司2014年5月还宣布,开发出了可同时利用秸秆中含有的纤维素和淀粉来制造乙醇、由此降低乙醇制造成本的新技术。以往在利用稻草生产生物乙醇时,主要是利用稻草中的纤维素来生产乙醇,淀粉没有得到有效利用。大成建设公司使用了一种特殊的“碱处理”工艺,能够同时利用纤维素和淀粉来制造乙醇,大幅降低生产成本。
  目前,该公司的实验生产设备已经能够用1吨干稻草生产出315L乙醇,与利用原有技术与设备生产相比,产量增加了24%以上,乙醇制造成本下降到每L70.7日元(100日元约合人民币5.34元),二氧化碳减排率达到52%。这一数值达到了生物乙醇可作为石油替代燃料的目标值——制造成本为100日元/L以下、CO2减排率为50%以上的标准。
  曾在日本和美国访学、研究秸秆制生物燃料的专家、上海交通大学副教授林燕说,据2013年文献报道,日本利用稻谷非食用部分的成本为98日元/L,其中52日元/L为原料部分的成本(含原料收集),46日元/L为处理过程成本;再对比2014年自然杂志中报道的美国成本大约2美金/L,大成建设2014年所宣称的生产成本70.7日元/L具有一定优势。
  她说,日本存在多种利用秸秆的方式,将秸秆集中收集利用的方式尚未成为主流。但日本大力研发秸秆制造生物乙醇技术,募集企业进行技术实证试验,一些技术进展可作为中国在降低技术转化成本方面的借鉴。
  秸秆传统工艺用途重获新生
  除了更经济有效地利用秸秆之外,在日本,秸秆作为手工艺品原料的传统用途仍在继续。在日本亚马逊网站上出售的商品中,不乏用稻草制作成的草帽、草篮、草垫等手工艺品。还有单独出售稻草的,价格参差不齐,高的甚至可以卖到500日元/500g,用途包括园艺肥料、动物饲料,或厨艺料理等。
  在燃气普及的如今,稻草仍被用于厨艺料理,是因为不少日本人相信,用稻草烧烤出来的食物有特殊的风味。在一些居酒屋,除了用木炭烧烤之外,也提供稻草烤鲣鱼这样的传统风味小吃。
  每年收获季节,日本一些稻米产区还会举办稻草艺术节。在著名的稻米产地新潟市,该市的上堰潟公园每年举办稻草艺术节,邀请艺术家和当地农民一起制作各种大型稻草雕塑。用稻草制作的城堡以及巨型螳螂、恐龙、大象等动物,别具趣味性,吸引了很多游客和当地民众。这些稻草工艺品一直会展示到10月末。
  无独有偶,在香川县的三豊市,每年8月也会举办传统的仁尾龙节,用稻草扎成长35米、重3吨的巨大的龙,由150个人抬着游街,表达祈求雨水的愿望。
  专家视角
  国外秸秆低成本转化技术值得借鉴
  秸秆作为有机资源,在日本是如何被收集利用,又有哪些值得借鉴之处呢?我们就此采访了曾在日本和美国访学、研究秸秆制造生物燃料的专家、上海交通大学副教授林燕,就中美日三国在秸秆处理利用方面的特点加以分析。
  国际先驱导报:您觉得哪个国家对秸秆的收集或利用方式比较成熟?
  林燕:据我所知,日本由于秸秆资源的缺乏,以及多种利用秸秆方式的存在,其专门收集的方法方式仍未成为主流秸秆处理利用方式。比起秸秆来说,其森林生物质资源还较为丰富,据2011年报道,大米、玉米及小麦秸秆每年1400万吨,森林资源3500万吨/年,所以对森林生物质资源的收集方式做的研究较多,器械化做得也很完善。
  而美国采用集中型处理方式,也开发了较成功的收割、扎捆、堆放的专用机械,而且美国土地面积大,存储空间也充足,因此对于秸秆的收集存储等方面做在世界前列。
  Q:有媒体报道,大成建设2014年称最新技术将秸秆制造乙醇成本降到70.7日元每升。就您了解,这个成本有优势吗?
  A:大成建设的成本降低的主要原因在于它们进行了技术改进,比美国和中国都具有成本优势。根据我个人的看法,美国、中国的生物乙醇制造成本与大成建设的成本有区别的因素很多,其中主要是生产规模以及采用的原料。从规模上说大成建设的成本核算应该规模不大,以研究性质为主,故其并未全面考虑原料用地等费用(如将种植非食用稻谷的土地去种植粮食则可增产粮食,并且增加的淀粉成分也是粮食成分),还有实际运行中的耗能等问题。美国和中国的成本是规模化的实际成本。
  美国的成本中原料收集运输等成本占比最高。中国主要是技术转化中纤维素酶使用的成本占比最高,其农业用地和人工费较便宜,所以成本中原料成本占比并不高。
  Q:参考日本的秸秆利用,最值得中国学习的是哪方面呢?
  A:日本的乙醇主要以输入为主,2011年的输入量为56.4万公升,美国生产的乙醇中可提供70%输出,因此日本的大规模纤维素乙醇生产仍在等待中。但日本的纤维素乙醇的转化技术做得非常好,比如大成建设的研究成果等,均可作为我国在降低技术转化成本方面的很好借鉴。
  来源:国际先驱导报 2015.12.25
  原文:拒绝焚烧,日本高效利用秸秆

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