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山西富碳农业"吃掉"工业碳排 让工业废气变为农业资源

2014/9/3 9:26:57 | 1490次浏览

9月2日,是山西省煤基重点科技攻关项目投标受理第2天,山西农业大学生命科学与工程学院教授常明昌,与他的团队选择的“标段”是“设施食用菌高效碳循环研究与示范”。

这是本次重大招标项目中的七个大项之一富碳农业的一个分项目,另外两个分项目是设施蔬菜高效固碳和微藻燃油关键技术研究示范。山西把发展富碳农业列为创新驱动、低碳发展的一个新兴产业领域,将从投入上、科研上以及产业化等各个环节加大力度。

让工业废气变为农业的资源

山西是高碳能源产业结构,也是全国碳排放最高的省份。节能并降低碳排放、固碳并转化利用是山西实现经济转型的重要措施。富碳农业可以将工业上过剩的二氧化碳用于农业生产。开展富碳技术研究、建立富碳农业技术基地、进行富碳农业技术集成示范,最终实现广泛推广应用,对于山西实现高碳资源低碳发展,黑色资源绿色发展,促进富碳农业新兴产业发展意义重大。

发展富碳农业可以消耗CO2,缓和工业碳排放压力,减轻大气污染和水资源短缺等资源环境压力。山西在“以煤为基,多元发展”的大背景下,大力发展富碳农业,不仅可以使工业废气变为农业的宝贵资源,实现CO2在工业和农林草业之间循环利用,而且可以减少温室气体排放,实现低碳工业与富碳农业的互补发展。

富碳农业工厂可以使山西450万亩盐碱地、沙荒地以及目前大量存在的沟、坡、坎、塘、废矿井、土窑洞及采石、采矿、采砂、取土和砖瓦窑采区等困难立地等进行建设,从而促进农业产业结构调整,扩大种植面积,有效缓解耕地面积的不足。

设施农业是在封闭或半封闭状态中进行,多数时间处于缺乏CO2的状态,严重影响单产水平的提高,将工业产生的CO2施用到设施中,能够高效利用,数倍提高蔬菜产量。我国菜农也意识到补充CO2大幅提高单产的效果,采用各种方法施用CO2,取得良好效果。

山西农大园艺学院教授温祥珍说,实施富碳农业的效果是非常显著的。据初步估算,仅富碳设施农业一项,CO2减排量就十分可观:山西180万亩温室大棚,按照目前世界上比较先进的温室施CO235kg/m2计,1年就可固定CO2420亿公斤,这个数据相当于山西全省的碳减排任务。如果全省的设施蔬

菜在目前基础上增施CO22—3倍,可吸收CO21000—1500万吨;另外,全省年产秸秆1900多万吨,利用露天焚烧的400万吨秸秆用于食用菌生产,可减排CO2670万吨;光伏食用菌大棚1万亩每年发电可达3亿度,节约标煤120万吨,折合减排CO2300万吨,效益约2亿元。增施CO2后,设施蔬菜产量可以大幅度增产,仅此一项全省可以增产增收上千亿元。一减一增之间都是低碳发展的大轨迹。

常明昌说,山西食用菌年人均5.5公斤,远低于全国年人均20.6公斤。如果仅把每年露天焚烧的约400万吨秸秆用于食用菌基质,可生产200万吨食用菌;其中20%用于精深加工,总产值就可达300亿元。山西现代农业就有望形成“植物—动物—菌物”三足鼎立的“三维农业”格局。

“6+1”架构突破技术瓶颈

山西发展富碳农业面临的技术难题是:固碳、节能和减排三个方面的各项技术都有待突破,特别是CO2高效“气体肥料”开发、富碳条件下设施生产消减CO2技术、光伏食用菌生产技术、富碳农业生产设施与环境调控装备以及能源微藻高效转化CO2生产清洁燃油的关键技术等方面急需突破。

针对发展富碳农业的技术瓶颈,山西制订的富碳农业产业创新链部署设计了“6+1”的架构,“6”是指食用菌、设施蔬菜富碳、微藻燃油高效固碳、土壤高效固碳、困难立地设施富碳和林果草高效固碳和6个产业创新链;“1”是指一个监测评估服务系统。

山西省发展富碳农业的措施是,要形成“一院二工厂N基地”:即建立山西省富碳农业研究院;建设一座现代化的富碳农业实验示范工厂,建立一座“能源微藻转化煤基燃气CO2生产清洁燃油示范工厂”;在全省不同生态区建立N个富碳农业试验示范基地。

研究院将重点围绕节能、减排、固碳三个方面,研发一批关键技术和产品,孵化、培育一批科技型龙头企业。富碳农业工厂将运用太阳能、风能、气肥、温控、新种子、无菌车间等技术条件,建设高效农业工厂,构建完整的富碳农业循环产业链。可以看到富碳农业新技术、新材料的应用成果,可以看到色彩斑斓、品种多样的富碳农业果实、花卉和种子等。在全省不同生态区建立N个富碳农业示范基地。进行不同类型富碳农业试验示范,包括工矿废弃地、盐碱沙荒地、沟坡坎地等困难立地及农林草复合生态系统。

60多个“后备”项目形成攻坚梯队

除了本次招标的3个项目,山西已经优选出60多个富碳农业“后备”项目。这些项目将在今后分批次给予立项支持。

富碳农业设施和环境控制。开展不同立地环境日光节能温室建造结构、材料、工艺、栽培设备、环境控制等关键工程技术研究,实现温室建造结构动态宜地、取材就地节能、工艺优化简洁、栽培设备高效、环境智能控制等的系列化、标准化。最优先研发日光温室富碳化工程技术研究与示范,优先研发不同困难立地农业设施建造与环境控制研究与示范。

设施园艺作物高效固碳生产。重点研究适合山西不同设施中施用CO2的方式方法;不同蔬菜、花卉、果树上施用浓度、措施、使用效果;施用CO2后对资源的利用效率,确立富碳生产的环境条件等,并将研究成果应用于生产中进行示范推广。示范面积初步达到20万亩,辐射面积80万亩。

二氧化碳高效综合利用。开展高效二氧化碳固态气肥研制与开发、高效二氧化碳液态气肥研制与开发、高效二氧化碳气肥缓释调控关键技术研究、二氧化碳对畜产品保鲜技术研究,实现二氧化碳的循环利用,提供适合温室大棚使用的高效二氧化碳气肥产品。

食用菌集约化高效生产与精深加工。开展深加工研究,扶持工厂化生产,带动秸秆基质化利用。

能源微藻转化CO2生产清洁燃油。开展工厂化微藻养殖、高效吸收CO2和生产清洁燃油的关键技术工艺和配套装备研发,年产170万吨微藻燃油及副产品,年产值达180亿,形成具有市场竞争力的新型微藻燃油产品和产业。