生态能源是循环经济的新途径
天然资源总有枯竭耗尽之时，未来的能源主要靠什么？
作者： 翟智高 |
发展立体循环农业 促进美丽乡村建设和农民致富
在2015年12月召开的中央农村会议指示中，习近平总书记指出，要“牢固树立和切实贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，加大强农惠农富农力度，深入推进农村各项改革”。
2016年中央一号文件明确提出，把增进农民福祉作为农村一切工作的出发点和落脚点。强调要用发展创新理念破解“三农”新难题。
由于可耕土地面积是有限的，农产品的产出也是有限的，所以农村改革进度比较滞后，致使我国农民人均年收入增速大幅低于城镇居民收入增速，城乡收入差距不断扩大。
农村的环境卫生也存在很大的问题，一是厕所不规范，粪便处理不科学，导致苍蝇乱飞就是粪便造成的。二是农作物秸秆没有科学利用，“禁烧”已是老大难问题。
3月16日，十二届全国人大四次会议表决通过《第十二届全国人民代表大会第四次会议关于政府工作报告的决议(草案)》，将"鼓励秸秆资源化利用，减少直接焚烧"改为"鼓励秸秆资源化综合利用，限制直接焚烧"。
为什么增加了秸秆"综合利用"，"减少"改为"限制"?
中国科学院植物研究所前些年曾做过这样一个统计：每年，全国18亿亩农田除生产了约5亿吨粮外，还生产了7000亿公斤的秸秆。秸秆用作饲料的只占23%，37%被直接焚烧，0.5%用来生产沼气。多年以来没有找到好的解决方案，出现地区性、季节性、结构性的秸秆过剩，致使农村一直乱丢乱烧，不仅制造雾霾，污染空气水体。
近年来，秸秆焚烧管理由环境保护部牵头抓。环保部门甚至动用无人机、卫星对秸秆焚烧点进行监控，实时通报起火点。但每逢农忙期间，秸秆遍地焚烧现象依然严重，屡禁不止。秸秆焚烧管理这事让各级环保部门焦头烂额，特别是基层环保人员怨声很大。
秸秆是优质饲料，粪便是制造绿色能源甲烷气的宝贵资源
大家都知道，植物利用日光能，将二氧化碳和水合成为碳水化合物，光能转化为化学能贮存下来。粮食或果实被人们取走了，而秸秆是绿色固体有机物却被废弃。我国农村被荒废、浪费的农作物秸秆每年就超过６亿吨，其能量约合３亿吨标准煤，绝大部分被农民烧掉，严重污染环境，疲于奔命的禁烧令基层干部头疼不已。
城市的水冲厕所看似干净卫生，但水与粪便通过地下管道送到污水处理厂，需耗用大量的电力进行一系列的净化处理才能达标排放。处理过程中，有机碳要被氧化成二氧化碳浪费掉，蛋白质分解产生的硫化物、臭气等随二氧化碳一同排入大气，曝气过程实际是对环境的另一种污染。所以污水处理厂设在远离城市的地方，大家不容易看到闻到，处理成本很高。
只有用创新科技，发展现代立体农业，就能使有限的土地创造出无限的财富。
将农作物秸杆供养殖作饲料，人畜粪便、生活垃圾、各种种植、食品加工生产过程的废渣、污水、下脚废料等为原料，用强化催化生物分解方法，使之转化为可燃化气体（甲烷、俗称沼气），是循环经济的一种先进的经济模式。
甲烷即沼气，是靠甲烷菌将含碳物料分解。但在转化过程中，光有秸秆之类含碳物质，不能满足甲烷菌发育的需求，它还需要多种营养，粪便就是最佳配料，广大农村令人头疼难以处理的厕所粪尿是宝贵的产气必需的资源。
玉米和小麦的秸秆，实际是牛羊的好饲料。牛羊粪便通过能量转换变成沼气，每吨粪便可发电600多度。净化后的沼气用于宾馆、酒店、洗浴场所的小型锅炉和农户生活使用，与用煤成本相当。但不产生二氧化硫、不污染城市环境和空气。
发展现代化太阳能发电温棚，充分利用土地上方空间，温棚顶上北侧铺设阳光发电板，南侧是透光温棚，实现种植、发电两不误。半亩大的阳光发电温棚大约可安装总容量20-30千瓦的功率，每年可发电约2-3万千瓦时，每亩地两个大棚，每年售电收入约2--3万元。
在现代化温棚内发展高效农业、特优农产品、蔬菜、水果、花木和肉牛羊养殖等。粪便转化为沼气肥，供温棚、花卉、苗圃等使用，提高经济效益。
在土地下面发展现代化生产甲烷（沼气）产业，将养殖粪便变成资源，变成财富。
新的工业化生产甲烷气技术《利用生态废料生产燃气的斜坡管式装置》，具有新颖性和独创性，已由国家知识产权局颁发《专利证书》。
本发明将太阳能作为热源按发酵需求而供热，从而能保证沼气发酵的最优化条件，可以使甲烷产气量提高产量70%以上，该项独创性技术将保证生态能源的工业化得以实现。
本发明装置产生可燃气，将温度、压力、物料配比等严格按标准要求操作，并与光伏发电塑料大棚、养殖、种植相结合。
本发明采用循环水射流负压回收甲烷气体，在循环水中加净化剂使气体中的杂质得以除去，得到的是洁净的可燃气体。
目前广大农村所建的沼气池，虽然到了国家补贴，但由于进料不科学，要么是粪尿占得比例过多，把甲烷菌“毒”死。要么是没有及时投含碳的秸秆料，把甲烷菌“饿”死。到冬季寒冷时产气量少，甚至不产气。所以广大农村已建成的沼气池大部分无法使用，很多成了样子摆设。同时，一家一户小农经济，农地地块小而分散，沼气发酵的废液、废渣，受季节和农作物需肥时期制约，无法物尽其用。
新技术创新之处是大规模集约化生产，进料科学配比、废液、废渣随时利用消化；其主要创新之处有下列几项：
1、创新技术是生态能源新技术的重要核心技术特征，采用强化催化生物分解，使产气条件尽量最优化，并拥有专利技术。
2、新技术按发酵需求，合理投入含碳原料和粪便（用专门的罐车将的厕所粪便、厨房废物污水全部收集回收，按收取的量折算成相应价值的燃气，与该农户用进行交换，互利双赢）。
3、由于沼气的聚集，使发酵液上部贮气空间产生一定的压力，影响产气。又因为发酵不彻底，大量生料上浮结壳，不利于甲烷的进一步产生。发明采用新工艺，可以使甲烷产气量提高产量70%以上。
4、将甲烷发酵产生的废液、废渣用来种植经济作物、速生植物或牧草，保持所种的植物或牧草，在最佳的水、肥、温度条件下一年四季快速生长。将这些植物用来作为产气原料或用于养殖饲料，再将养殖废料用于产气原料，达到生态循环。饲草质量和品质好，用来饲喂牛羊，更有利于提高肉类的产量和品质。
5、发酵池采取管道化，像地道那样设在农田或者大棚的地底下，不改变农地性质，不耽误地面种植，实现地面照样种庄稼，地下天天产甲烷，地上地下双收益。
绿色能源利国利民
目前我国从中亚进口的天然气价格区间在363美元/千立方米和410美元/千立方米之间，到岸成本价格合人民币在2.1~2.4元/立方米。从缅甸进口的管道天然气到中国境内约为3元/立方米。国内销售价实际约为1.95元/立方米，就是说，每销售一立方进口的天然气，国家需倒贴一元以上。我国每年销售进口天然气274.53亿立方米，销售进口液化天然气为73.35亿立方米，2013年中石油销售进口天然气液化天然气亏损489.42亿元。
甲烷气燃烧后产生的温室气体只有煤炭的1/2，石油的2/3，对环境造成的污染远远也小于石油和煤炭，甲烷气作为清洁能源将会越来越受到青睐。
据测算，1立方的粪便和秸秆混合物可产出大约40-50立方的可燃甲烷气。一立方米可燃气成本约0.2-0.3元左右，在市场上有极强大的竞争力。
1吨秸秆的价格在150--200元左右，如果全国将7000万吨秸秆秸秆综合利用变成牛羊饲料，再变成沼气，可直接为农民至少增收140亿元，间接效益达上千亿元。同时可以带动秸秆收集、运输、储存等服务业和养殖业、有机肥业、沼气产业的综合协调发展，增加就业岗位。发展秸秆综合利用，既可有效解决农村剩余劳动力就业问题，又可提高农民收入水平。
开阔思路和技术创新 农民天天有收入
秸秆加粪便产出沼气后，其所含的氮磷钾微量元素和有机质营养成分全部留在沼气废液、废渣中，作为营养丰富的绿色有机肥源，可以利用坡岭地、水面、荒山等种植速生植物，茎、叶等作为新鲜饲料，是饲养肉牛、肉羊、肉驴的优质饲料。养殖场粪便污水和厕所粪便等，送入地下管道发酵处理，转化为用途广泛的可燃气，热值与城市管网天然气或煤气相当或略高。
只要建好标准光伏温棚和地下产气设施和管网，就能源源不断自动产生能源气和电力。气体通过地下管道汇集供民用或自用发电或送往发电厂。大棚内产出的是有机农产品，养殖场提供的是优质牛羊肉，温室大棚太阳能发的电并入电网，享受国家补贴。有自动计量仪表，记录所输出的电量和气量，由专业公司负责结算，农民天天有稳定的收入。
作者 邮箱：[email protected]