二氧化碳變身高效農(nóng)業(yè)資源

發(fā)布日期：2018-07-02 作者：鹽城市潔源氣體有限公司點擊：

鹽城氣體8月30日電美國弗吉尼亞理工大學研究人員利用新模型在玉米秸稈制取氫氣方面取得突破，可大大減少生產(chǎn)過程中的碳排放并減少成本。這一成果發(fā)表在8月30日的《美國國家科學院院刊》上，可能有助加速價格低廉且低碳排放的氫動力汽車的普及。

該大學農(nóng)業(yè)和生命科學與工程學院生物系統(tǒng)工程系教授珀西瓦爾·張說：“這意味著我們已證明了朝著氫經(jīng)濟，即采用當?shù)厣镔|(zhì)資源分布式生產(chǎn)可負擔得起的綠色氫氣邁出了較重要的一步。”該研究團隊已獲得資金支持，開展新技術(shù)制氫的示范項目。

這項工作是建立在以前生產(chǎn)木糖的研究之上的。而通過豐富簡單的葡萄糖產(chǎn)生大量的氫氣這僅在理論上可實現(xiàn)。研究人員用遺傳算法以及一系列復(fù)雜的數(shù)學表達式，分析酶促使玉米秸稈分解成氫氣和二氧化碳的每一步過程。并證實同時使用兩種糖：葡萄糖和木糖，能提高氫氣的產(chǎn)量。通常在生物轉(zhuǎn)化中，這兩種糖只能按順序使用，這增加了生產(chǎn)成本。

新研究與其他依靠高濃度糖來制氫的生產(chǎn)方法不同，采用了廢棄的生物質(zhì)如玉米苞葉和莖來制氫。這不僅減少了創(chuàng)建初始燃料的費用，也可利用附近植物加工廠的資源作為燃料源，為當?shù)仄髽I(yè)創(chuàng)造新的價值。

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山西是高碳能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，也是全國碳排放量高的省份。節(jié)能降低碳排放、固碳并轉(zhuǎn)化利用是實現(xiàn)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的重要措施。我省今年提出發(fā)展富碳農(nóng)業(yè)，就是要將工業(yè)上過剩的二氧化碳用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。9月下旬，太谷蔬菜種植基地，連片的大棚里掛著一袋袋二氧化碳發(fā)生劑。農(nóng)戶趙錫華一邊清理著番茄老葉，一邊告訴記者，這就是“二氧化碳氣肥”，在太陽光的作用下，促進大棚內(nèi)蔬菜的光合作用和生長發(fā)育，提高蔬菜的品質(zhì)和產(chǎn)量。趙師傅今年共種植了5個大棚，4.5畝大棚番茄，和往年一樣在種植番茄時施用了微肥外，今年他還在農(nóng)技專家的指導(dǎo)下，每個大棚里吊掛了16袋二氧化碳發(fā)生劑。施用后效果特別明顯，番茄的葉片濃綠，生長健壯，番茄果形均勻，色澤鮮艷，坐果率提高了，畸形果明顯減少，產(chǎn)量增加明顯。趙師傅說：“我種了20多年蔬菜，今年感覺特別好。”

設(shè)施農(nóng)業(yè)是我省主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，許多農(nóng)戶意識到發(fā)展大棚的重要性，由于溫室大棚長期處在封閉或半封閉狀態(tài)，多數(shù)時間缺乏二氧化碳，會嚴重影響作物的單產(chǎn)水平提高。利用碳酸氫銨與濃硫酸反應(yīng)對大棚蔬菜進行二氧化碳施肥，是目前的常用辦法，不是每位農(nóng)戶都能熟練掌握，操作不當傷害頻發(fā)。“如果將工業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳補充到設(shè)施中，不僅減少農(nóng)民傷害，蔬菜產(chǎn)量提高不說，還能幫工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能減排。”山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院教授溫祥珍說。僅設(shè)施農(nóng)業(yè)一項，消耗二氧化碳就十分可觀。當下，我省有180萬畝溫室大棚，按照目前世界上比較先進的溫室施二氧化碳標準，1年就可固定二氧化碳4000萬噸。如果全省設(shè)施蔬菜在目前基礎(chǔ)上增施二氧化碳2—3倍，將吸收二氧化碳1000—1500萬噸；把靠焚燒處理的400萬噸的秸稈用于食用菌生產(chǎn)，不光能年產(chǎn)200萬噸食用菌，還減排二氧化碳670萬噸。作為一種廉價的原料，二氧化碳可用于蔬菜、瓜果、糧食的貯藏，用固態(tài)二氧化碳施行人工降雨，能有效解決久旱無雨，莊稼失收的問題。

富碳農(nóng)業(yè)帶來的增產(chǎn)能使整個種植業(yè)獲益。種植業(yè)的興盛進而能保證飼料的充足供應(yīng)，使得畜牧業(yè)的產(chǎn)量可以得到有效提升，其他農(nóng)副產(chǎn)品的生產(chǎn)也會受到進一步推動，而不能作為食物的干物質(zhì)則可以作為清潔燃料，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)兩端數(shù)字的一增一減間實現(xiàn)了低碳發(fā)展的大軌跡，我省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)還有望形成 “植物—動物—菌物”三足鼎立的 “三維農(nóng)業(yè)”格局。

“6＋1”架構(gòu)突破技術(shù)瓶頸

溫祥珍常年奔走在田間，他發(fā)現(xiàn)，近年來，我省溫室大棚發(fā)展迅猛，在這些溫室中，并不乏見實施二氧化碳氣肥并取得豐產(chǎn)的實例。然而，許多溫室都會遇到由于控溫要求而消耗大量能量，難長期保留高濃度的二氧化碳氣氛，所產(chǎn)生的高成本已經(jīng)成為進一步發(fā)展的障礙。

如何有效實施富碳農(nóng)業(yè)，保證有穩(wěn)定可靠的碳源和降低使用成本，省內(nèi)一些農(nóng)業(yè)專家也開始在實踐中進行艱難的探索。山西農(nóng)業(yè)大學率先進入國家微藻固碳、農(nóng)業(yè)土壤碳匯工程研究，針對二氧化碳高效“氣體肥料”開發(fā)、富碳條件下設(shè)施生產(chǎn)消減二氧化碳、光伏食用菌生產(chǎn)等技術(shù)難題展開積極攻關(guān)。省科技廳農(nóng)業(yè)處處長韓忻彥告訴記者，我省圍繞富碳農(nóng)業(yè)發(fā)展方向，針對我省富碳農(nóng)業(yè)存在的關(guān)鍵性技術(shù)需求，設(shè)計了富碳農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、技術(shù)需求及市場需求，技術(shù)攻關(guān)路徑創(chuàng)新鏈，制訂出富碳農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈，部署設(shè)計了“6＋1”的架構(gòu)。具體講，“6”是指設(shè)施蔬菜富碳、微藻燃油高效固碳、土壤高效固碳、困難立地設(shè)施富碳和林果草高效固碳等6個產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈；“1”是指一個監(jiān)測評估服務(wù)系統(tǒng)，形成“一院二工廠N基地”格局：即建立山西省富碳農(nóng)業(yè)研究院，建設(shè)兩座現(xiàn)代化的富碳農(nóng)業(yè)實驗示范工廠，在全省不同生態(tài)區(qū)建立N個富碳農(nóng)業(yè)試驗示范基地。研究院負責研發(fā)一批關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品，孵化、培育一批科技型龍頭企業(yè)。富碳農(nóng)業(yè)工廠運用太陽能、風能、氣肥、溫控、新種子、無菌車間等技術(shù)條件，構(gòu)建完整的富碳農(nóng)業(yè)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，獲得品種多樣的富碳農(nóng)業(yè)果實、花卉和種子等。全省不同生態(tài)區(qū)建立N個富碳農(nóng)業(yè)試驗示范基地，進行不同類型富碳農(nóng)業(yè)試驗示范，包括工礦廢棄地、鹽堿沙荒地、溝坡坎地等困難立地及農(nóng)林草復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。

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