(1.秦皇島市質(zhì)量技術監(jiān)督檢驗所，河北秦皇島066004；2.河北科技師范學院城市建設學院，河北秦皇島066004)
 

　　摘要：農(nóng)村生物質(zhì)能源是重要的可再生能源之一，具有綠色、零碳等優(yōu)勢，是我國農(nóng)村能源生產(chǎn)清潔化的重要途徑。本文分析了發(fā)展生物質(zhì)資源化綜合利用的意義，并以河北省為例，討論了河北省農(nóng)村生物質(zhì)資源化技術發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的主要問題，針對河北省地域和經(jīng)濟發(fā)展特點，從管理層面、經(jīng)濟層面、技術層面以及市場化層面等四方面，提出了河北省生物質(zhì)固廢資源化技術創(chuàng)新發(fā)展的路徑。
 

　　隨著人口的快速增長和世界各國經(jīng)濟水平的整體提高，世界能源緊缺和環(huán)境污染等問題成為21世紀各國面臨的共性難題。面對能源緊張和環(huán)境保護的雙重壓力，特別是在“碳達峰，碳中和”(以下簡稱“雙碳”)戰(zhàn)略背景下，生物質(zhì)固廢資源化的綜合利用引起了國內(nèi)外學者的廣泛關注[1]。生物質(zhì)能源是一種非常重要的綠色可再生能源，生物質(zhì)能源的合理利用可有效緩解不可再生能源危機和環(huán)境污染等問題。廢棄物生物質(zhì)資源主要以農(nóng)林業(yè)固廢為主，但也包括城市固廢和工業(yè)固廢等。河北省作為我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)大省，具有較豐富的生物質(zhì)資源，在“雙碳”戰(zhàn)略和“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略下，實現(xiàn)廢棄生物質(zhì)資源的合理化利用，充分開發(fā)綠色可再生能源，具有重要的經(jīng)濟意義、社會意義和環(huán)境意義。
 

　　一、創(chuàng)新發(fā)展農(nóng)村生物質(zhì)能源技術的意義
 

　　“雙碳”戰(zhàn)略是中國未來40年能源革命的兩個里程碑，是構建新型能源消費體系的重要階段?，F(xiàn)階段，工業(yè)的發(fā)展和人類生活文明的發(fā)揚主要是以石油、天然氣和煤炭等化石資源為物質(zhì)基礎，此類資源不僅為人類提供了基本的生活所需能源，而且為工業(yè)發(fā)展提供了大量的原材料[2]。但隨著人口的不斷增長以及人類生活和工業(yè)發(fā)展對能源需求量的逐步提高，在資源與環(huán)境友好協(xié)同發(fā)展背景下，不可再生資源的開發(fā)和利用逐漸處于瓶頸期。隨著我國不可再生能源的不斷匱乏和短缺，已嚴重影響我國經(jīng)濟的健康發(fā)展，因此研發(fā)合理利用綠色可再生能源是當前我國社會發(fā)展的重要方向。生物質(zhì)能源作為新型的綠色能源產(chǎn)業(yè)，具有較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。生物質(zhì)能源主要以農(nóng)業(yè)廢棄物為主，是我國農(nóng)村綠色能源產(chǎn)業(yè)化的重要發(fā)展途徑[3]。因此，在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，合理開發(fā)生物質(zhì)能源技術，對加強固廢資源化綜合利用率和生態(tài)環(huán)境的保護具有較強的現(xiàn)實意義，同時可促進整個經(jīng)濟社會的健康可持續(xù)發(fā)展。見圖1。
 

 

　　河北省屬溫帶大陸性季風氣候，大部分地區(qū)四季分明。年日照時數(shù)2500—3100小時，年無霜期120—200天，年均降水量524.4毫米，一月平均氣溫在3℃以下，七月平均氣溫18℃至27℃。河北省生物質(zhì)資源能源化利用潛力巨大，以2021年生物質(zhì)原料數(shù)據(jù)分析，生物質(zhì)資源可利用量達到6242.5萬噸標準煤，這給河北生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了原料保障。“十四五”規(guī)劃以來，中央各部委及河北省出臺了多項政策推動生物質(zhì)能源化發(fā)展，河北目前形成了發(fā)電、天然氣、固體成型燃料、廢沼肥綜合利用等多種形式綜合發(fā)展的局面，生物質(zhì)能源化成為農(nóng)村現(xiàn)代能源發(fā)展的重要部分，但河北生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)總體處于起步階段，仍面臨著諸多問題[4-5]。
 

　　河北雖具有較豐富的生物質(zhì)資源，但經(jīng)對河北各地市區(qū)進行實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，河北省生物質(zhì)資源利用潛力發(fā)展的分布存在較不均勻現(xiàn)象。石家莊市在動植物生物質(zhì)資源化綜合利用方面均具有可觀的利用潛力，其他地市均表現(xiàn)單一生物質(zhì)利用潛力。其中動物生物質(zhì)資源化的利用潛力集中于河北省東北部，而沿太行山一線的西部地區(qū)，因其農(nóng)業(yè)和林業(yè)發(fā)展較為迅速，具有較大的植物生物質(zhì)利用潛力。見圖2。
 

　　河北省作為我國北部地區(qū)主要的糧食生產(chǎn)大省，其大部分農(nóng)村地區(qū)儲備豐富的生物質(zhì)資源，但據(jù)調(diào)研統(tǒng)計現(xiàn)階段生物質(zhì)資源的利用率整體依然不高。河北省各地區(qū)生物質(zhì)資源儲備及利用率也分布不均。近年來，隨著河北省加大對農(nóng)業(yè)秸稈焚燒控制力度，并大力支持秸稈資源化綜合利用等政策的實施，逐漸使秸稈等農(nóng)業(yè)固廢進行深加工處理，得以使秸稈綠色資源化，農(nóng)村生物質(zhì)資源的利用率也有一個穩(wěn)步提升的趨勢。見圖3、圖4。
 

 

　　(一)我國生物質(zhì)資源化利用面臨的問題
 

　　生物質(zhì)能源是蘊藏在生物質(zhì)材料中的能量，直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把光能轉(zhuǎn)化為化學能后，并固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量。生物質(zhì)能源作為唯一可轉(zhuǎn)化成多種能源的綠色可再生新型能源，可使生物質(zhì)廢棄物，尤其是農(nóng)業(yè)固廢等減量化、無害化和資源化利用，直接改善當?shù)丨h(huán)境，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要內(nèi)容，其綜合效益明顯。但站在資源和綠色能源發(fā)展的角度，生物質(zhì)能源總體仍處于發(fā)展初期，在“雙碳”戰(zhàn)略目標下，生物質(zhì)行業(yè)的發(fā)展依舊面臨巨大挑戰(zhàn)：
 

　　一是尚未形成共識。目前社會各界對生物質(zhì)能源認識不夠充分，一些地方甚至限制成型燃料等生物質(zhì)能源應用，導致生物質(zhì)能源發(fā)展受到制約。二是分布式商業(yè)化開發(fā)利用經(jīng)驗不足。由于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的制約，農(nóng)林生物質(zhì)原料難以實現(xiàn)大規(guī)模收集，一些年利用量超過10萬噸的項目，原料收集困難。畜禽糞便收集缺乏專用設備，能源化無害化處理難度較大。亟須探索就近收集、就近轉(zhuǎn)化、就近消費的生物質(zhì)能源分布式商業(yè)化開發(fā)利用模式。三是專業(yè)化市場化程度低，技術水平有待提高。由生物質(zhì)所生產(chǎn)的天然氣和燃料，現(xiàn)階段仍處于研究發(fā)展初期，由于農(nóng)村市場的限制，導致生物質(zhì)能源專業(yè)化程度不高，大型企業(yè)主體較少，市場體系不完善，依然沒有成功開拓高價值商業(yè)化市場。四是標準體系不健全。尚未建立生物天然氣、生物成型燃料工業(yè)化標準體系，缺乏設備、產(chǎn)品、工程技術標準和規(guī)范。尚未出臺生物質(zhì)鍋爐和生物天然氣工程專用的污染物排放標準。生物質(zhì)能檢測認證體系建設滯后，制約了產(chǎn)業(yè)專業(yè)化規(guī)范化發(fā)展。缺乏對產(chǎn)品和質(zhì)量的技術監(jiān)督。五是政策不完善。生物質(zhì)能源開發(fā)利用主要發(fā)展步驟為“原料收集→加工轉(zhuǎn)化→能源產(chǎn)品消費→伴生品處理”，涉及多個環(huán)節(jié)，由于政策分散，難以形成合力。尚未建立生物質(zhì)能產(chǎn)品優(yōu)先利用機制，缺乏對生物天然氣和成型燃料的終端補貼政策支持。
 

　　(二)河北省生物質(zhì)資源化利用面臨的問題
 

　　河北省作為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展大省，大量的糧食生產(chǎn)為生物質(zhì)能源帶來了可觀的原材料，奠定了發(fā)展生物質(zhì)能源的物質(zhì)基礎。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，近年來，雖然生物質(zhì)的發(fā)展有了利好的趨勢，生物質(zhì)利用率也有了一個上升的臺階，但依然有大量的生物質(zhì)原材料沒有得以較好的資源化利用，造成資源浪費，同時對環(huán)境也造成了一定的污染。研究發(fā)現(xiàn)，導致這些問題的主要原因是：一是原材料雖然產(chǎn)出富余，但由于河北省某些地區(qū)農(nóng)戶及耕地分布較分散，在采購、收集和運輸上需要耗費大量人力和物力，整體生物質(zhì)資源利用成本較高，尚缺乏統(tǒng)一且有序的收購經(jīng)營模式。二是現(xiàn)階段河北省內(nèi)生物質(zhì)資源主要以發(fā)電為主，在其他資源化利用方面應用較少，而生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)市場化不穩(wěn)定，諸多生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)面臨資金不知的困境，削弱了行業(yè)的競爭力，使得生物質(zhì)資源利用率發(fā)展遲緩。三是河北省很多利廢企業(yè)的管理能力、技術水平有限，在短時期內(nèi)無法突破行業(yè)的內(nèi)在缺陷，不利于能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。發(fā)展生物質(zhì)能源，要依托農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)工協(xié)同發(fā)展，這將對推動我國能源產(chǎn)業(yè)健康、有序、穩(wěn)步發(fā)展具有重要的意義?；诖?，積極探求低碳、零碳、負碳等新能源發(fā)展路徑尤其是生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，是當前河北省乃至全國勢必繼續(xù)深入研究的問題。
 

　　四、河北省生物質(zhì)固廢資源化利用創(chuàng)新發(fā)展路徑
 

　　盡管生物質(zhì)資源綜合利用是實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標比較經(jīng)濟有效的技術之一，但是該研究在河北省乃至全國仍然處于方興未艾階段，尚有諸多工作需要加速創(chuàng)新推進。
 

　　(一)管理層面
 

　　政府管理者需要大力引導碳達峰背景下生物質(zhì)資源的推廣應用，加大生物質(zhì)資源研究開發(fā)的扶持力度和資本投入，通過專項補貼等措施激勵生物質(zhì)低碳固碳利用，并在一段時期內(nèi)能維持補貼政策的穩(wěn)定性和執(zhí)行力度，強化生物質(zhì)資源在碳中和實現(xiàn)路徑中的戰(zhàn)略地位。
 

　　(二)經(jīng)濟層面
 

　　將生物質(zhì)材料對碳中和的貢獻納入碳排放交易市場，用生物質(zhì)材料的負碳排放貢獻通過碳排放權的登記、交易和結算，獲得的相應回報支付農(nóng)民的燃料收購，可以為鄉(xiāng)村提供更多就業(yè)崗位，符合我國鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，也有利于推進美麗鄉(xiāng)村建設。同時，將生物質(zhì)資源應用的各個領域納入綠色金融支持范圍，扶持生物質(zhì)資源的各個產(chǎn)業(yè)鏈。
 

　　(三)技術層面
 

　　政府需制定并吸引更多材料、能源、環(huán)保和農(nóng)業(yè)等領域的人才鼓勵政策，投身生物質(zhì)資源應用開發(fā)。通過“實驗室研究+中試測試+產(chǎn)業(yè)化推廣”三者結合，不斷完善生物質(zhì)資源加工技術的清潔化。針對不同規(guī)模的生物質(zhì)資源利用項目，設計不同的非標準規(guī)范和要求，未來進一步完善生物質(zhì)資源行業(yè)的技術指南、建設規(guī)程和行業(yè)標準，推動行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展。
 

　　在技術創(chuàng)新方面，不同的生物質(zhì)資源化利用途徑、技術、工藝和設備具有不同的效率。建設和改擴建生物質(zhì)資源化利用項目時要選用效率較高的途徑、技術、工藝和設備以提高資源回收利用率，并優(yōu)化節(jié)能方案和完善信息化、智能化、智慧化管理方案以降低資源化利用系統(tǒng)的自耗能量，保障生物質(zhì)資源化利用系統(tǒng)達到較高的效率。生物質(zhì)資源化利用的選型、節(jié)能和管理的增效減碳空間較大。
 

　　(四)市場化層面
 

　　推廣者應拓寬生物質(zhì)資源化利用途徑，拓寬生物質(zhì)資源化利用途徑的方向大致有三種：一是直接利用生物質(zhì)，如將生物質(zhì)制成種養(yǎng)殖原料和建筑材料等。二是先將生物質(zhì)(經(jīng)動物、微生物、物理化學)轉(zhuǎn)化為中間物再直接或改性利用，如將農(nóng)林種養(yǎng)殖垃圾、廚余垃圾先轉(zhuǎn)化成沼氣，再沼氣直接燃燒發(fā)電，或沼氣去碳(甲烷裂解制氫)后燃燒發(fā)電，或沼氣用作化工原料等；值得強調(diào)的是，喂養(yǎng)動物不僅是生物質(zhì)的一條重要途徑，也是生物質(zhì)經(jīng)動物轉(zhuǎn)化后再利用的一條重要途徑。三是利用生物質(zhì)資源化利用的二次廢棄物，如利用沼渣堆肥、種養(yǎng)殖，又如近期較受關注的煙氣資源化利用等。
 

　　五、結語
 

　　農(nóng)村生物質(zhì)能源是重要的可再生能源，具有綠色、低碳、清潔等特點，是應對氣候變化、優(yōu)化能源結構、推動綠色發(fā)展的重要舉措，具有多重環(huán)境效益和社會效益，符合我國生態(tài)文明建設思想，是實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護、建設美麗中國等國家戰(zhàn)略的重要途徑。在“雙碳”戰(zhàn)略目標和“十四五”規(guī)劃背景下，生物質(zhì)資源將以其綠色環(huán)保、量多價廉、可再生的優(yōu)勢，迎來更為廣泛的發(fā)展。研發(fā)更加清潔的制備方法、優(yōu)化現(xiàn)有的制備工藝、提高復合材料的產(chǎn)率、實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，是未來生物質(zhì)資源研發(fā)有待進一步解決的問題。
 

　　參考文獻：
 

　　[5]張志英，張一帆，李沫.“雙碳”背景下河北省農(nóng)村采用生物質(zhì)成型燃料取暖的節(jié)能減碳措施[J].中國高新科技，2022(05)：126-127.
 

　　原標題：【技術】農(nóng)村生物質(zhì)固廢資源化處理技術現(xiàn)狀及創(chuàng)新發(fā)展路徑