陈洪章

陈洪章 中国科学院过程工程研究所研究员，博士生导师，生化工程国家重点实验室副主任。

    《法制日报》日前报道，10月初，连续数日，西安附近高速公路某些路段夜间能见度不足50米，凌晨零时至上午9时都实行全段限时封闭，一度导致往来交通瘫痪。浓烟甚至波及市中心。西安的钟楼、大雁塔等标志性景点也笼罩在烟雾之中。经西安市空气质量检测站检测，西安市空气质量有关指标严重超标。

    浓烟的源头，是田间一堆堆焚烧的秸秆。西安市环保局一天一夜间共接到55起秸秆焚烧投诉电话。

    焚烧秸秆违反大气污染防治法。在为解决焚烧秸秆问题召开的会议上，西安市代市长要求下属在8分钟内回答问题，不说现象，只说解决措施。

    我国是农业大国，每年可产生秸秆7亿多吨，近年来，随着我国农村生活能源结构的变化与集约化生产的发展，秸秆逐步从传统的农业原料演变成一种无用的负担物，被排除于农业生产的内部循环之外。秸杆过去是劣质燃料，现在被煤或电力取代；过去被当成肥料，现在被化肥取代；过去用做耕牛的饲料，现在耕牛被现代农业机械取代。

    堆积在田里的秸秆往何处去？于是，秸杆就地焚烧情况日趋严重，产生的烟雾已成为一大社会公害，甚至河北的秸杆焚烧都曾经给北京带来严重的大气污染。尽管这种危害已经引起国家有关部门的高度重视，中央及地方各级政府三令五申，秸秆焚烧却屡禁不止。

    我国的焚烧秸秆问题是工业初步改造传统农业，但还没有彻底改造的结果。问题的出现，表明我国现有工业方式还无法解决秸秆被替代后的出路问题。秸秆的利用最终仍需工业来解决。仅仅将秸秆焚烧问题作为“农业问题”，单纯依靠法规来禁止，难以奏效。

    有观点说，机械化秸秆还田是最直接的办法，但秸秆大量直接还田不现实，也没有必要。因为占秸秆总量15%的秸秆根茬还田，即可达到土壤有机质的平衡，一味要求秸秆直接还田在我国有很大的局限性。我国人多地少，耕地不能采取轮休耕制，而是一季接一季耕种，将未经处理的干秸秆直接还田，没有发酵处理时间，没腐烂的秸秆不但起不到肥田作用，反而影响作物出苗率。另外，虽然由于饲料粮的短缺，秸秆蛋白饲料的需求呼声很高，但生产技术尚未过关，产品质量及其稳定性有待突破。对于农民来讲，以上处理秸秆的方式费时费事，影响农时，还是就地焚烧在经济上最合算。

    所以说，农民焚烧秸秆的直接原因，在于现行的一些秸秆利用技术效率较低、经济效益差、投入产出不合算。

    秸秆及木质纤维素的自然生态循环随时都在发生，但在经济上是一个无效的循环过程。而从生态学、酶学和化学酸水解的角度看，在工艺原理上，秸秆及木质纤维素不难降解成小分子，但一旦变成工业生产，就会出现技术经济难于过关的问题。虽然原料易得便宜，但至今未能实现秸秆及木质纤维素高效转化利用的美好愿望。我国对于秸秆的利用研究已有半个世纪，但秸秆转化过程机制尚不清楚、尚未建立比较完善的具有秸秆特性的转化过程理论和技术体系。

    在秸秆综合利用方面，我们很难向发达国家取经。这是由于西方发达国家大多实行耕地轮耕制，秸秆直接还田或燃烧，因此他们对于秸秆的利用技术研究较少。

    我国针对秸秆先后开展了沼气发酵和秸秆气化。目前在沼气发酵中，不仅秸秆转化率很低，而且严重影响产气率，技术不稳定，实际上主要依靠家畜和高浓度有机废弃物生产沼气；而秸秆气化集中供气系统产生的燃气热值低、焦油问题严重、投资大、运转时间短、成本高，在国内主要还是依靠国家政策补贴进行推广。

    另一方面，国内对于秸秆的发酵乙醇和热化学液化也开展了部分工作。在秸秆发酵乙醇研究方面，主要沿用木材处理或淀粉发酵乙醇技术路线，研究结果表明昂贵的“完全”酸水解或酶水解难以实现完全利用秸秆中的木质素、半纤维素和高结晶度纤维素的理想，生产成本高，难以适应工业化的要求。而秸秆直接热解得到的液体产物中含有大量的酸类（如乙酸）产品，木材快速热解则以醇类和酮类产品为主。

    由此可见，秸秆及木质纤维素资源高效转化是一个世界性的科技难题，现有技术的投资和成本均很高，距大规模经济实用尚有相当大的距离，需要进一步从基础研究开始寻找新的突破口。而中国人多耕地少、资源短缺、秸秆焚烧污染严重以及“三农”问题等为秸秆高值化基础研究提出了紧迫的社会经济需求。这也是“973”课题“秸秆资源生态高值化关键过程的基础研究”2004年立项的背景。

    秸秆有很好的利用前景。如果我们能将秸秆在农村就地变为国家急需的工业原料，实现产业化，吸纳农村劳动力，将给农民带来可观的收入（0.5吨/亩，增收150元/亩）。可以设想如能转化我国每年7亿吨秸秆的50%，将是一个巨大的新兴产业。如能创建以秸秆为原料的新型生态工业，实行种植业、养殖业、农副产品加工业、秸秆生态工业四业相结合的高级阶段生态农业的生产模式，则农用生物柴油燃料、寡糖植保素生物农药、秸秆有机肥、秸秆生物饲料等都是秸秆转化的产物，有望形成比传统“石油农业”劳动生产率更高、可持续发展的新型农业。目前，我们承担的“973”项目正瞄准“秸秆组分分离、分级定向转化”的科学前沿问题，采用秸秆组分分离——纤维素酶解发酵与热化学转化的有机整合研究主线，以期将来为具有独立知识产权的秸秆高值化技术提供科学基础，促进我国秸秆生态产业链的发展。

（本报记者 肖洁/整理）