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中国环境报 :一根稻草如何实现生态循环?

时间:2021-04-04 21:56 |编辑:三农之声|

 今年起,我国全面禁止固体废物进口,这意味着国外废纸不能再进口到国内,2020年,国内废纸浆需求缺口已达380万吨,纸浆将持续稀缺。

 与此同时,仅以全国有名的水稻主产区黑龙江省五常市为例,每年百万亩稻田秋收后产生的60多万吨稻草秸秆是个老大难问题。

 这两大难题如何破解?能不能既解决纸浆短缺问题,又实现稻草秸秆的“吃干榨净”?与东北农大合作成立的黑龙江省秸乐农业科技发展有限公司(以下简称秸乐公司),主攻稻草制浆、稻草地膜落地转化,以及稻草还田综合利用,厂子就建在水稻主产区五常市。

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 秸乐公司成功攻克了稻草秸秆生物制浆的难题,让一根根稻草在各种物理破解与机械破解交叉组合的复合工艺中得到“重生”,不仅从稻草秸秆提取纤维纸浆,还生产出纤维基地膜、有机肥等副产品。

“土洋结合”攻克生物制浆技术

 打破农业和工业壁垒 成了包装业的救命稻草

“传统制浆是化学制浆,这是一种高耗能的制浆工艺。制一吨纸浆要耗费100吨水,400度电,还要排放大量废水,且不说对环境污染,仅污水处理就增加了大量成本。”公司董事长王宏介绍。

 以前秸秆资源化利用,是想方设法把输送养料的稻草秆茎“沤烂”,秸乐却反其道而行之。王宏说:“稻草秆茎恰恰是我们最需要的,这是构成纸浆中硬度最强的细小纤维,能够支撑纸张的韧性和环压强度。” 2016年至今,公司科研团队先后投入7000多万元研发生物制浆技术,最终攻克了生物制浆的技术瓶颈,形成了以生物分解为主、配合各种物理破解与机械破解交叉组合的复合工艺。

王宏介绍,秸秆制浆技术的核心是“原汤化原食”,一根稻草完全实现了从土地中来,到土地中去。“技术的核心是菌剂,也就是益生菌。一切都是微生物在起作用,它打破了农业和工业壁垒。”

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 △利用水稻秸秆提取纤维素

 在秸乐公司生产厂区,稻草秸秆首先进入1号车间,经过筛选、搅拌、发酵、热磨等工序,半个月时间,在益生菌作用下根和叶腐熟成有机肥;不易腐熟的秆茎经过复杂的工艺生成生物纸浆。“有机肥卖给农民上地,纸浆卖给纸厂造纸。造纸厂加入我们的原生纤维纸浆20%,其包装纸韧度和硬度就明显提升。”

王宏算了笔经济账:3吨稻草出1吨纸浆和1吨肥;1吨纸浆卖1500元,1吨肥卖200元;3吨稻草能产生1700元的效益。同时,生物制浆节省了大量的治污费用,生产成本大大低于传统化学制浆工艺。以制作草浆为例,生物制浆法每生产一吨干草浆的成本仅为1500元,是化学制浆法每吨的4500元的33%。

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 不光经济上划算,稻草秸秆原生纤维(纸浆)制品还有环压强度高、抗折裂、更环保等显著优点,从目前行情看,纸浆和有机肥都供不应求。“更重要的是,稻草纤维纸浆的出现解决了当前市场原料供应紧缺的燃眉之急。”秸乐公司总经理刘冰说。

 副产物秸秆纤维基地膜问世

 形似牛皮纸,却包含多项黑科技

 早在2013年,东北农业大学工程学院研发出了植物纤维地膜。这项技术利用玉米、水稻、大豆、番茄、棉花等作物秸秆以及沼渣为原料,制造生产水旱田秸秆纤维基地膜。别看它形似牛皮纸,却是多项技术集成,可抑草、可降解、可培肥地力,但要使科研成果落地转化并没有那么容易,还需要继续攻关。

“传统的塑料地膜残留难以降解,在自然状态下可在土壤中存留200年以上,给农业生产和环境带来一系列危害。秸秆纤维基地膜利用生物降解原理,60天左右可完全降解,从土地中来,到土地中去。彻底解决了传统塑料地膜使用后产生白色污染的难题。”王宏说。

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 △秸秆纤维基地膜用于水稻种植

 秸秆纤维基地膜的生产和使用,带动了秸秆的原料化利用,全程无污染、无排放、无化学添加。在国外,可降解地膜卖到3.5万元一吨,秸乐公司的稻草纤维地膜只需6000元一吨,折合一亩地的投入仅需300元,大大减轻了农民的负担。

 秸乐公司销售主管赖春林算了一笔账,在五常市农村,农民每亩水稻人工除草需要3遍,使用纤维基地膜可免去人工除草,节省化肥、减少农药,经过测算,节水、节肥达到30%左右。这种地膜两个月自动降解,与其他基于塑料或树脂类的可降解地膜相比,降解完全、无残留,不破坏土壤团粒结构,还以肥料的形式融入泥土,增加土壤有机质含量。“1吨大米能产生1吨稻草秸秆,如果不经利用就冲入水中,会造成水体的污染,产生COD(化学需氧量)1.36吨。”他介绍,经过几年的应用,秸秆纤维基地膜越来越受到农民朋友的欢迎。

秸秆全元素产品链构建

让秸秆利用五化,实现生态、经济效益双赢

在秸乐公司的产品陈列室,稻草纸制作的地膜纸、餐盘、纸杯、花盆、鞋楦摆满了屋子,甚至还有稻草纸制作的桌子椅子。“这些精巧的物件如弃之不用,扔到地里,风吹雨淋,一个月便腐烂如泥,变成了有机肥料,回归土地。”王宏介绍。

实验室的桌面上,一排矿泉水瓶吸引了记者的注意,秸乐公司研发负责人王贵林拿起其中一个介绍:“我们把秸秆灰分离,干净透明的液体可做硅肥;浑浊沉淀的部分可用作基质。秸秆纤维作为原生纤维可以增加瓦楞纸的耐压强度,可以模压成型,制成蛋托、鞋楦等产品,市场需求量大。在提取秸秆纤维的同时,实现有机物分离,放在基质里,替代黑土,作为肥料还田。仅这一项,就能节约大量的育秧用苗前土。”

通过近5年的产品研发升级、推广、应用,秸乐公司已经实现了农作物秸秆利用“五化”,即秸秆肥料化、饲料化、基料化、原料化、燃料化,利用稻草生产的纤维基地膜、育苗袋、育秧钵、育秧基质板、秸秆萃取液等产品用到水稻种植全过程,构建起秸秆全元素产品链,创造了保护黑土地的“秸乐模式”。

“一项产品,解决了控水、减肥、减药、禁烧秸秆、残膜问题等。”东北农业大学陈海涛教授评价,“秸乐模式”实现了农业经济和生态效益双赢,促进了农业可持续发展。

目前,“秸乐模式”已经引起农业农村部、黑龙江省及哈尔滨市、五常市各级政府的高度关注和大力支持,公司主要产品已走向全国,远销江苏、甘肃、宁夏、海南、安徽多地。

据了解,2019年,秸乐公司第一条生产线开工,当年“吃掉”稻草15万吨;今年2月,公司的第二条和第三条生产线试车成功,年可消化稻草35万吨。未来3年,秸乐公司将继续扩大生产规模,实现将五常市的稻草秸秆的全消纳。

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