除直接焚烧外的秸秆处理技术

秸秆焚烧即破坏环境，又对人身体健康造成危害，而直接还田则破坏土壤，影响农作物生产。那么除了秸秆直接还田，是否还有更合理的处理方式呢？带着这个问题，全球各地的科学家也在在探索不同的解决方案，并且也找到了一些方法。

1）国内外秸秆处理技术

意大利的一家工厂以秸秆为原材料生产生物燃料——乙醇，仅2013年产量就达到7500万升乙醇，成为当时世界上最大的先进生物燃料精炼厂，而巴西的一家乙醇工厂，2014年投产后的年生产能力更是达到了8300万升。

除了作为生物燃料的原料，秸秆还可以用来发电。丹麦最大的Avedøre发电站，自2001年来一直将稻草秸秆作为燃料，驱动蒸汽轮机发电，发电厂提供高达35兆瓦的电力和50兆焦耳/秒的热量。

丹麦的Avedøre Power Station世界是最高效的热力发电厂之一（图片来源：https://ramboll.com/projects/re/avedore_power_station）

而在国内，也有如安徽的发电厂利用秸秆发电，山东将秸秆作为造纸的原料，包括江苏连云港在内的多地将秸秆用作食用菌培养的基质，也有企业将秸秆作为青贮饲料的原料，或将秸秆和牲畜粪便一起发酵转化为沼气和固态有机肥料（沼渣），这也较适用于我国农村。

2）当前前沿的相关研究

如前所述，当前解决秸秆过剩主要是与不同的生物方法结合，并且这种结合处理在秸秆生物能源和生物资源回收方面显示出巨大的潜力。但是，在如何更快速降解产生可生物降解有机物方面还存在问题。

虽然为了加快生物处理秸秆的反应时间，人们已经开发了一体化的化学—生物方法，通过酸/碱与微生物对秸秆进行处理从而缩短处理时间。但化学品的添加与生态环保的理念相违背，因此在实际应用中是还是受到了一定的限制。

针对这种情况，最近科研人员正在开发一种集成的微生物降解—酶水解处理工艺，这种工艺因微生物和酶的协同降解作用，可有效地提高秸秆中木质纤维素的糖化效率，据报道，从糖溶液到生物甲烷气的总处理时间仅为3-5天左右，生物甲烷气产量高达320升/公斤糖，相当于理论转化效率的91.5%，被认为是一种有前途的秸秆无害资源化的处理方法。

它的另外一个优点就是在微生物降解—酶水解处理工艺中所用的酶可以从废弃秸秆中提取，从而进一步提高其工程可行性和经济性，为未来秸秆管理向全球循环经济方向发展提供了一条有前景的途径。

笔者的研究团队正在尝试通过对牛瘤胃中与木质素、纤维素降解相关微生物的鉴定、分离、驯化，分离筛选具有高效降解木质素、纤维素的微生物及高活性酶，并将其推广应用于废弃秸秆的资源化利用。

作者们在屠宰场从牛瘤胃中取样（图片来源：作者供图）

作者们将瘤胃微生物的相关基因在酵母中表达，图为观察酵母培养情况（图片来源：作者供图）

3）秸秆资源化面临的挑战

秸秆综合、高效利用是当前农业、环保发展的必然需求。但当前秸秆利用的技术尚有待完善、提高，而秸秆资源化产业仍然处于规模小、产业化程度低的状态。其中最关键的技术问题是利用生物降解纤维素的整体效率和效益均偏低。虽然上文提出的微生物降解和酶解一体化方法可能为未来秸秆管理提供新的思路，但目前来年仍存在一些技术限制和难题。在实际处理中，如预处理时间长、处理速度慢、碳水化合物大量损失等仍是亟需解决的技术问题。

而就秸秆资源化的产业来说，直接焚烧已经被国家明令禁止，而且禁令的整体执行基本到位。面对大量秸秆，直接还田是当下最简单、成本最低，技术要求也最低的处理方式，而无论是用来生产生物燃料、用于火力发电、抑或是作为饲料或者是生物酵解，不管是从技术的要求、投入的成本，还是原料、生产和市场需求的协调来看，均有较高的要求。如秸秆多产自各个农户，其数量、质量均存在不稳定、不统一的问题，不利于产业化发展，而利用新技术对秸秆进行资源化处理对技术要求高、投入大则加大相关企业进入和发展的难度。

因此，如何实现秸秆“绿色”、高效的资源化，不但需要相关科研机构的积极参与及相关企业的大力投入，更需要各级政府部门通过对相关技术的鼓励，并对相关企业给予一定的支持和政策倾斜，结合各地的优势、特色，大力引导整个秸秆处理由粗放、低效益模式向高效、高收益的产业化模式转型。

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