对农业废生物能源开发利用的思考

（郴州环境保护局）
摘  要  农业废生物能源是当前改善农村能源结构的有效途径，也是建设资源节约型、环境友好型农村的重要举措。笔者根据郴州市农村利用有机废弃物资源开发沼气能源的调查，试图对当前推进农村有机废弃物资源化的可行性进行分析研究，并对其发展前景、策略进行探讨。
关键词  能源  农业废生物  对策
1、郴州市农村能源结构现状
郴州市是湖南省的南大门，又是湘、粤、赣“红三角”地区。“郴”为“林中之邑”，东南部为南岭穹窿构造剥蚀切割中山、低山区，西北部为轻微切割丘陵盆地区，2005年全市森林覆盖率达到62.96%，历史上是一个青山绿水的好地方。
郴州市属于农业地区，农业经济在地区经济中占有较大比重。全市耕地、林地、草地面积共17151平方公里，占土地总面积的88.46%。2005年全市总人口约460.88万人，其中市镇人口约169.43万人，乡村人口291.45万人，城镇化水平36.8%，比1995年提高了111.5%。三次产业结构为17.4：47.4：35.2，对比1995年，第一、三产业分别下降了13.57个百分点和0.99个百分点，第二产业提高了14.56个百分点。但是，该市第一产业占GDP的比重近20年来始终高于全国平均水平的10%左右，农业经济在整个地区经济中至今仍占较大比重。
郴州市农村能源具有种类多，蕴藏量大，但分布不平衡的特点。能源结构因地因时而异，近山烧柴、近窑烧煤的现象极为普遍。1990年以前，全市农村能源主要以薪炭等生物质能为主，煤炭、水电等非生物质能为辅，生物质能源消耗大，生物质能在能源结构中所占的比重也很大。1990年，生物质能与非生物质能的比例为147.9%，薪炭、秸杆在生物质能中所占的比例均为37.8%。随着生产发展和人民生活水平的提高，人口的迅速增长，农村燃料消费量与日俱增，薪柴越砍越少，这就使得农户用煤逐渐增多，生活用能由单一烧柴转为柴煤并用的能源结构。到2000年，该市农村能源结构中生物质能与非生物质能的比例降为51.2%，薪炭、秸杆在生活用能中的比例比1990年下降了2.5个百分点。但是，大部分农村仍沿用旧式灶，热能利用率低，资源浪费惊人，燃烧不完全的残余物质，污染了环境。农村大量采柴烧煤，地上滥砍，地下乱挖，导致山林失禁，植被破坏，水土流失。长此下去，生态将会陷入恶性循环，整个农业的发展将受到影响，经济损失将难以估量。
2、郴州市农村当前四大主要能源开发利用的利弊分析
2.1、生物能源的利用。薪炭、秸杆等生物质能目前还是广大农村的主要能源。郴州市东南部农村使用薪炭能源，西北部农村薪炭、秸杆并用的传统做法相当普遍。使用薪炭、秸杆等生物质能具有方便简捷、成本低廉等优点。但是，生物质能的大量使用，既造成自然生态资源的严重破坏和浪费，又带来农村环境的极大污染，影响农村环境美化和环境卫生，还可增加火灾的频率。显而易见，尽管广大农村、特别是贫困农村地区短时期内还难以改变这一传统习惯，但薪炭、秸杆等生物质能的开发利用并非农村改善能源结构的主体目标。
2.2、煤炭矿物能源的开发利用。郴州市煤炭储量占湖南省的四分之三。近些年来，由于煤炭市场价格不断攀升的强烈拉动，该市煤炭企业数量剧增，产量产值随之不断攀高。据该市环保局2004年调查，全市煤炭开采企业已达463家，煤炭采选业在整个工业经济体系中，长期稳定地占居全市现有37大类工业行业的第3名。煤炭能源的大力开发利用，促使火力发电、建材、化工等工业随之长足发展，利用煤矸石发电的企业随之增多；农村能源结构也得到一定的改善，农户用煤逐渐增多，生活用能形成由单一烧柴转为柴煤并用的局面。但是，煤炭资源的开发自上世纪80年代中期开始便处于失控状态。郴州市80%以上未经规划，90%以上未进行环境影响评价的小煤窑持续无序的浅层开采，乱挖滥采，小矿与大矿的矿产资源争夺战、消耗战日趋激烈，对地质环境、生态环境的破坏和矿产资源、国土资源的浪费极大，引发的安全事故较为突出。矿床地质结构遭受严重破坏，一些国有煤矿的服务年限缩短了至少20年；固体废弃物逐年增加，占地面积已达17.1公顷；乱砍滥伐难以禁止，每年消耗木材上万立方米；煤矿安全事故时有发生，每年要夺走数十条无辜生命。煤炭能源使用面日趋增大，区域空气环境污染日益加剧，二氧化硫、颗粒物成为影响该市环境空气质量的主要污染因子。工业迅速发展对煤炭资源的需求量不断增大，煤炭价格不断上扬，经济相对滞后的广大农村目前还难以承受这一能源的经济负荷。因此，煤炭矿物能源的开发利用不宜作为农村改善能源结构的主体目标。
2.3、水电能源的开发利用。郴州市水能资源理论蕴藏量234.448万千瓦，可开发量173.42万千瓦。近些年来，该市掀起了小水电能源的开发利用的高潮。现有农村水电装机容量49.3万千瓦，在建21.68万千瓦，另有11万千瓦处于初设或施工准备阶段。在郴州市地方电网内，现有农村水电装机容量33.5万千瓦，是火电装机容量的近10倍。该市桂东县是湘、粤、赣三省交界之地的一个小县，县域总面积只有1452平方公里，人口不足20万人，是典型的老、少、边、穷山区县，湖南省16个重点扶持的贫困县之一。该县水能理论蕴藏量23万千瓦，可开发量18万千瓦。1998年以来，全县通过“政府引导、市场运作、多元投资、股份合作”的方式，共投资4亿多元发展小水电产业，至2004年，共建成投产电站84座11万千瓦，是1997年全县总装机容量的10倍。目前全县累计建成投产电站157座15万千瓦，已经达到可开发量的80%以上。小水电产业的兴起，促进了当地经济的发展，该县2004年仅小水电发、供、用三个环节就实现税收3000多万元，占居了财政收入的“半壁江山”。同时，也有效改善了农村能源结构，生物质能与非生物质能在能源消耗中平分秋色；有效改善了当地生态环境，促进了“国家级生态示范县”的建设。但是，郴州市在小水电的开发过程中，“无规划、无立项、无设计、无环评、无验收、无监管”等“六无”现象普遍存在，给农村生态环境带来一定的负面影响。如桂东县山地面积占县域总面积的91%，境内尚无大江大河，却突然间冒出了数以百计的电站，每个电站平均装机容量不足1000千瓦。电站数量多，规模小，且适合建的位置没有建，不适合建的位置倒建起来了，甚至不惜凿洞改道进行建设，造成对环境极大的影响。一是资源浪费加剧。一轰而上，无序开发水能资源，虽然利用了部分水能资源，却浪费了大量的水能资源和其他资源，如密集型梯级电站开发，致使脱水断面增多，生态用水失衡，无法维持河流最小的生态基流，改道建电站致使原河流断面变成沼泽，破坏和浪费了大量的森林植被、鱼类、野生动物等自然资源。二是水事纠纷增多。梯级电站开发加剧了水资源供需矛盾，扰乱和影响了群众的正常生产生活秩序，酿成越来越多的水事纠纷。三是环境隐患增加。密集型梯级电站开发，严重影响到河流对污染物的自净能力，极易形成富营养化并呈积累状态；水生态失衡过度，极易引发边坡不稳定、水土流失等地质灾害；建设过程中的取土（沙、石）、弃土（渣），发电排放的、含有危险固体废物的油污与生产生活垃圾，都将给水、土、植被生态环境造成一定的污染与破坏；用于灌溉的低温水害（冷害）还将严重影响农作物的产量和产品质量。加之小水电能源的开发严格受到季节、地理、环境等因素的制约，工业迅速发展对电力资源的需求量同样很大，电价较高亦在不断上扬，经济相对滞后的广大农村还是难以承受这一能源的经济负荷。因此，小水电能源的开发利用目前也不是农村改善能源结构的主体目标。
2.4、农业废生物能源的开发利用。郴州市农业废生物能源开发利用的主要形式是沼气，沼气能源的开发利用，对于改善当前农村能源结构起到了举足轻重的作用。2000年以来，该市每年新建沼气池5000个左右，逐步形成了一个以电、气（沼气）为主的多能互补的能源结构，切实改变了燃料单一的能源结构状况。沼气能源属于可再生能源，鉴于地热能、太阳能、风能等可再生能源的利用成本太高，广大农民更难以承受。因此，大量的地热能、太阳能、风能等可再生能源的开发利用还不现实，至少在短时期内不可能成为农村改善能源结构的主体目标。但是，可再生能源具有其他能源几乎所有优点和优势，既能调整能源结构，又能增强能源安全，还可保护和改善生态环境，是世界能源革命的战略趋势，也是我国能源建设的战略目标。因此，针对我国农村现状，作为可再生能源之一、以沼气为代表的农业废生物能源，它的开发利用无论从改善农村能源结构现状的角度，还是从节约资源、保护环境、改善卫生环境、发展农业生产等角度，都应该也必须是建设资源节约型、环境友好型的社会主义新农村的重要环节，应该也必须是当前乃至今后农村新型能源开发利用的主体目标。
3、郴州市农村废生物能源开发利用的现实性和前瞻性
3.1、农村废生物能源资源来源丰富，潜力巨大。郴州市年产农作物秸杆200多万吨，其中水稻年产秸杆占秸杆产生总量的90%左右。该市2005年养殖业产值占农牧渔业总产值比重已达45%左右，畜禽粪尿的年产生量约1000万吨，比1990年净增50%以上。全市近300万农村人口，人粪尿年产生量在275万吨左右。由此构成的农村垃圾人均产生量和已接近于城市，农业固废远远超过工业固废。然而，由于农村废生物能源的开发利用和再利用程度不高，资源浪费极为严重。“十五”期间，郴州市畜禽粪尿年处理率仅为40%左右，农作物秸杆主要用于工业原料、牲畜饲料和耕地积肥，小部分用于能源开发。若种植、养殖有机废弃物全部用于能源开发，开发程度至少还可以提高一倍以上。加之农村废生物能源一般不受地域、季节、环境等自然因素和供需矛盾的影响，一年四季源源不断，沼气能源开发不愁原料来源。我国是一个农业大国，农业废生物还可以与广阔范围的生物质能一并向更高目标开发利用，原料来源更加广泛。
3.2、农村废生物能源开发利用作用巨大，用途广泛。沼气能源的开发利用和再利用，有着重大、广泛的意义，有着其他资源不可替代的作用。当前，郴州市农村利用畜禽粪尿等有机废物开发沼气，满足了部分农民生产生活的照明、取暖、烧水、做饭等方面的日常需要。沼气能源完全使用后的有机废弃物，被用作种植粮食作物和果树的有机肥料以及水产养殖，形成生态农业模式。近些年来，郴州市积极推进“生态家园富民工程”，不断加大了对人粪尿和畜禽养殖有机废弃物的治理投资，主要用于建设沼气工程。仅2000年便投入1209.44万元用于畜禽有机废弃物开发沼气能源的设施建设，投入资金是1990年的16.1倍；沼气处理设施由1212套增加到5136套，增加3倍多；畜禽粪尿的综合利用量由354.95万吨增加到384.11万吨。“十五”期间，全市每年新建沼气池在5000个左右，使得畜禽粪尿的综合利用量突破了400万吨。目前，该市部分乡村已经初步形成了“畜禽——沼——果（烟、稻、鱼、菜）”的生态农业模式。但是，由于有机废弃物资源化程度低，且处置不当，乱堆、乱放、乱排的现象普遍存在，带来了不少负面效应。一是“双重”浪费。超过三分之二的有机废弃物与生活污水、生活垃圾一道进入环境，造成了有机资源的严重浪费。而且，农民每年又要购买化肥，支付煤电费，无疑增加生产生活成本，造成了资金的浪费。二是“双重”污染。一方面，有机废弃物乱堆乱放于环境中，或乱排直接进入水体，致使所在区域的地表水、地下水以及环境空气和土壤环境受到严重污染。另一方面，化肥、农药、农膜、除草剂以及各类激素普遍应用于农业生产，同样致使农业面源污染积累增加，无机物与有机物因此一道形成对农村环境的“双重”污染。三是“双重”制约。有机质的缺乏，对土壤环境、肥力构成极大的危害，一些耕地出现耕层浅，土质变酸变黏，板结硬化，土地功能逐年丧失，严重制约农业生产。而一些集中养殖区域，因畜禽粪尿集中排放造成周边土壤有机质和氮、磷过量，引起农作物徒长、贪青、倒伏，推迟成熟期；使土壤有机质累积和移动的磷酸富积，引起土壤板结；引起土壤中栖居的动物、昆虫、真菌、放线菌和细菌的大量繁殖，引发病虫害，同样制约了农业生产。四是多面影响。含有大量病原体的有机废弃物乱堆、乱放、乱排，不仅严重影响到农村环境卫生和环境安全，致使广大农民难以“喝上清洁水，呼吸上清新空气，吃上放心食物，在良好的环境中生产生活”。而且因畜禽粪尿堆放发酵产生氨气、硫化氢等恶臭气体，孽生蚊蝇，传播疾病，严重危害到农民群众的身体健康。这些不和谐现象以及引发的环境、资源和发展诸方面的矛盾，都是和谐社会、新农村所不容许的。由此可见，农村有机废弃物的开发利用和再利用，不仅能够有效改善和优化农村能源结构，而且能够有效治理农村环境污染，改善环境空气质量、水环境质量和土壤环境质量；有效改善农村卫生状况，提升农民健康水平、生活质量和生存质量；有效促进农村有机废弃物资源化，推进生态农业和循环农业发展；有效提高农作物产品质量，提高农业经济发展水平和质量，促进农业增产和农民增收；有效节约农业生产成本和农民生活成本，提高经济效益。
3.3、农村废生物能源开发成本低廉，效益可观。农村目前推广的分散式沼气能源开发利用和再利用，几乎是 “无本生意”，或称“小本生意”，起到了既节能又节钱的作用。如建设一家一户的、简单的沼气工程，只须构筑两个沼气池，添置一套沼气设备（灶、灯、输气管等），一次性投入1000元左右。日常生产生活使用沼气能源代替烧煤、用电，每户每年至少可以节约1000元开支。据折算，郴州市沼气能源目前开发利用水平，全市每年可节省柴105万吨，节煤8.5万吨，相当于封山育林8.5万公顷。沼气使用完全之后，废渣用于农业生产，既改良了土壤，还可以节省每亩耕地至少500元购买化肥的开支。如果把这每户1000元农用价的煤、电能源调剂给工业企业，既能有效减少能源紧缺的压力，又能创造远远超过能源原值的经济价值。如果计算因水土环境的改善而节省的污染治理、土壤修复等经费，经济效益更加不可估量。
3.4、农村废生物能源开发利用迎合世界趋势，前景广阔。农业废生物能既是可再生能源，又是无污染或低污染绿色能源，世人皆知。只是由于我国目前对农业废生物的开发利用和再利用，还处于低层次、低水平、小规模、分散型阶段，与发达国家相比还有相当大差距。发达国家十分重视可再生能源的开发和利用。如：德国在开发利用太阳能、风能、地热能，特别是生物能等可再生能源方面，取得了长足进步。近些年生物能在德国能源消费结构中的比例明显上升，到2002年底，生物能利用已达全国总供热量的3.4%、供电量的0.8%、燃料使用量的0.8%；全国约有100个生物能热电厂，总功率达400兆瓦。德国是欧盟的第二大沼气生产国，其沼气生产量增长最快的领域是利用农业废生物生产沼气。仅2002年，德国就产生了约1900套沼气设备，总功率达250兆瓦。我国要赶超发达国家，还须一个比较长的时期。同时也说明，我国废生物能源的开发利用迎合了世界能源发展趋势，正处于方兴未艾的发展势头，前景无限光明。
4、切实解决当前农村废生物能源开发利用的具体问题和困难。
4.1、加大宣传教育力度，切实解决观念滞后的问题。长期以来，广大农民受教育的程度普遍较低。当今农村，一部分年龄较轻、文化程度较高的农民到工厂、城市务工经商，常年生活在农村的农民，基本上以妇、幼、老人为主体，严重影响了农村人口的年龄文化结构和整体综合素质。经济相对滞后的农村，农民经济意识更强烈，环境资源意识更淡薄，小农经济意识更浓厚，生产生活方式更传统。因农产品价格偏低的制约，农民缺乏种植养殖缺乏积极性，致使农业生产低水平，产品低质量，经济低效益，并形成恶性循环。因此，要切实加大宣传教育力度，促使广大农民更新观念，树立科学发展观，建立绿色农业和循环农业观念。对广大农民开发利用和再利用可再生能源的教育，要把环境资源意识与健康意识、经济意识、节约意识和社会意识紧密联系在一起，特别针对农民讲现实、讲实惠的特点，帮助他们多算几笔帐，算好几笔帐。诸如经济帐、环境帐、资源帐、身体帐、家庭帐、社会帐等等。通过算帐等方式，切实增强广大农民对可再生能源的认识，对可再生能源开发利用和再利用的主动性和积极性，对化解环境资源矛盾的自觉性和创造性。
4.2、加大科技投入力度，切实解决技术滞后的问题。要切实加大对农村废生物能源新技术、新工艺、新产品开发和使用的科技投入力度，尽可能多地开发适应农村生产生活特点的技术、工艺和产品，尽可能多地开展科技下乡活动，给广大农村送去科技知识、节能降耗产品和技术，帮助解决废生物能源开发利用和再利用的工艺困难，如沼气产、供、用系统工程技术，节能降耗技术，有机肥与无机肥合理搭配、科学施用技术等，帮助农民提升科技素质水平和应用能力。
4.3、加大政策扶持力度，切实解决能力滞后的问题。要切实加大对农村建设、农业发展和农民脱贫致富的政策扶持力度，政府财政预算安排尽可能向农村倾斜，支持科技推广项目、节能降耗项目、环境保护项目和循环经济项目的开发建设；建立发展农业循环经济促进体系，包括绿色产品质量认证机制、价格调控补贴机制、市场机制、激励机制等。在资金使用上，以项目支持为主，采取垫付、预付、追加补助等形式。与此同时，还应该大力开辟筹资渠道，采用多种开发利用模式，促进农村废生物能源开发利用和再利用，推进农村先进生产力建设。
4.4、加大建章建制力度，切实解决管理滞后的问题。各级政府相关部门要帮助农村建立健全农村废生物能源开发利用的工作机制、责任机制、投入机制、利益导向机制、激励机制和责任追究制度，切实解决乡（镇）村开发利用废生物能源无机构、无人员、无基础设施、无投入的问题，确保领导到位、认识到位、责任到位、措施到位、投入到位，对废生物能源开发利用好的乡村给予表彰奖励，对差的乡村追究其主要领导和责任人的责任。充分利用有利于农村废生物能源开发利用的法律法规、方针政策，推进农村有机废弃物资源化，为建设资源节约型、环境友好型社会主义新农村奠立坚实基础。