榮獲1995年諾貝爾化學獎的德國科學家克魯岑是個傳奇式人物。當他有幸擔任科學家的助手,在研究大氣中臭氧分布過程中,他選擇了一個當時科學研究尚處空白的問題,作為自己科學生涯的“起始點”。後來,他發現不僅工業以及化石燃料的燃燒是空氣污染的重要原因,而且熱帶、亞熱帶發展中國家燃燒植物燃料、農業廢棄物等諸多有機物的做法也會使空氣污染加劇。
在刀耕火種的年代裡,我們的祖先把原來地上生長的草(木)燒成灰,就地挖坑播種。後來,也把農作物的莖(稈)燒成灰作為基肥,再播種種子,這種耕作方式,可以說沿用至今。數十年前,農村裡點播蠶豆的情景還令人記憶猶新:人們把稻田翻耕成畦地後,用長柄的石碓在畦地上排列整齊地鑿出點點小坑,然後往小坑裡撒填草木灰,再放進幾粒豆種,覆蓋上土就算播種結束。我們的祖先早就知道,草木灰作為基肥,對播種農作物是十分有用的。不過,千百年來,稭稈用來做基肥的,數量并不很多,而稭稈當柴燒是最為常見的出路。燒菜做飯,“煮豆燃豆箕”是極其普遍的。
當然,把麥杆編結成扇子,把稻草編結成草鞋、草窩等都有悠久的曆史了,而麥杆工藝品也可以說是古已有之。我們的祖先不僅利用稭稈做肥料,當燃料,制器具,蓋草房,造紙,織布,而且用來制造具有藝術價值的工藝品,如麥稈畫等,也可以說是“物盡其用”了。然而,時代不同,人們對稭稈的要求昔非今比,稭稈,理應有更大的價值。其一、從“煮豆燃豆箕”的柴禾到形形色色的植物燃料。
過去,将稻草當柴燒十分普遍,可是怎樣燒才能更加節約些呢?上世紀50年代,有位高級中學校長給入學新生進行始業教育,他講到學生回到家裡也要做家務,而且在燒火煮飯時要做到節省稻草。這時,他突然從講台下面拿出一把稻草,熟練地打了一個結,告訴大家用稻草添火,不要把稻草直統統地送入竈膛,打個結更節約。其實,打結雖好,但稭稈的一般燃燒效率隻能達到15%左右。
如今,稻草、麥稈、玉米稈等稭稈,都可用于加工成一種植物燃料——經過粉碎、壓制成的新型生物質燃料,再結合鍋爐改造,就能代替燃煤,用來供熱,供氣。浙江平湖有一家企業,專門加工生物質燃料,再用自己改造的鍋爐供熱。不僅提高了稭稈的燃燒效率,而且減少了二氧化碳等廢氣的排放量。按熱值測算,2噸稭稈相當于1噸标準煤,開發利用稭稈能源,可有效增加農村地區的能源供應,改善能源結構,減少二氧化碳的排放量。
目前,我國稭稈直燃發電消耗稭稈千萬噸,可為農民增收上億元,并帶動農民就業和周邊運輸服務業的發展;稭稈經過處理還田,既消化了稭稈,還改良了土壤結構、促進了糧食穩産高産;如果把稭稈裡的纖維素分解、發酵,制造出酒精,就是一種前景誘人的植物燃料制造途徑。
總之,科學地利用稭稈,從低效燃燒發展到稭稈直燃發電、稭稈沼氣、稭稈固化、稭稈幹餾等高效利用後,既能提高燃燒效率,又能減輕環境壓力,不愧為是一件利國利民的好事。
其次,稭稈含有豐富的有機質、氮磷鉀和微量元素,是一種具有多用途和可再生的生物資源,也是農業生産所需的重要有機肥源。據測算,7億噸稭稈中含350萬噸氮、80萬噸磷、800萬噸鉀,相當于2010年全國化肥施用總量的1/5左右。稭稈還含有豐富的營養物質,4噸稭稈的營養價值相當于1噸糧食,用作飼料,可為畜牧業持續發展提供物質保障。也就是說,把稭稈用作畜牧業養殖飼料,每年能節約糧食上千噸。
再者,稭稈纖維是一種天然纖維素纖維,生物降解性好,可替代木材,用于造紙。除此之外,還可用于生産闆材,制作工藝品,生産活性炭等,可以節約大量木材,保護寶貴的森林資源。稭稈進入工業領域後,稭稈人造闆、稭稈木塑等的應用發展十分迅速,并且實現了産業化生産,部分産品早已在奧林匹克公園、奧運村、世博會上展現新貌。
那麼,生物炭能成為解決地球變暖的救星嗎?
巴西的亞馬遜河流域有一片非常肥沃的深色土地,這是2000多年前,印第安人用植物殘餘、動物糞便、骨灰及木炭等增肥養護的土地。科學家經研究後,認為這片“黑土地”之所以肥沃的秘密可能在于木炭,并由此得到“靈感”:如果把生物炭填播在農田裡,既能增産糧食又能解決氣候變暖,可謂“一舉兩得”。
萬物生長靠太陽,雨露滋潤禾苗壯。田間綠油油的禾苗依靠陽光、水和空氣的哺育,茁壯成長,逐漸生長為稻米、麥粒、玉米、甘蔗等農作物,收成糧食後,剩下的農作物殘餘主要是是富含纖維素的稭稈。曆經高溫分解,産生的氣體和液态油可以充當燃料,留下的幾乎是純碳的固體殘渣就是生物炭了。有科學家預估,高溫分解200噸植物廢料,可以生成50噸生物炭,被埋入農田,高溫分解後生成的氣體和液态油中含有50噸碳,燃燒後排放到大氣,再加上生物炭少量分解後放出的10噸碳,總共有60噸碳排放到大氣,而埋入農田的生物炭幾乎不會被分解。
生物質燃燒過程示意
因此,生物炭能固定一部分碳元素,而不讓農作物殘餘腐爛、分解,再重新回到大氣中。這個差别可用數字化來說明:原來不進行高溫分解,由植物自然分解後釋放出的100噸碳中,經過高溫分解,減少了返回大氣的40噸碳。簡單說來,每埋下1噸生物炭,大氣中就減少2噸碳。據樂觀估計,到2030年左右,每年将有2.5億~10億噸碳會以生物炭的形式被固定下來,所以生物炭被譽為“地球的救星”。
但是,要真正實現生物炭這個地球綠化工程,絕非一朝一夕就能順利做到,況且,生物炭工程還需要經過實踐的檢驗。再說,世界上的許多事情常常會陷入“好事多磨”的“尴尬”境地——“原理是簡單的,設想是美好的,實現是困難的”。所以,要實現生物炭工程,還有一段曲折的路要走。然而,“減少碳排放,阻止人類毀滅自己”這個主題,100年内不會變。筆者認為,聯系我國實際,每年将8億多噸稭稈進行綜合利用,就是減排的有力舉措,為減排而“變身”才是稭稈最好的歸宿。
有話要說...