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探索“富碳農業”的發展模式 促進國民經濟可持續發展
發布日期:2015/3/24 15:20:51  來源:科技日報  

  “富碳農業”是一種全新的農業理念和模式,即“將工業生產的、巨量的、大自然已不能自然消納的二氧化碳用于工農業生產”.探索和實踐“富碳農業”的發展方式,對于系統解決我國經濟、社會與環境發展面臨的若干綜合性問題具有重要意義。

  什么是“富碳農業”

  “富碳農業”是指:在人工密閉環境中,利用光、氣、溫、水、肥、種等最佳條件組合,創造高效率的光合作用環境,將二氧化碳作為氣肥大量地使用,生產出豐富的糧食作物供給人類生活。秸稈等其他干物質,可以加工成為化工、建筑、燃料等原料回饋工業生產。此外,“富碳農業”生產出的糧食、蔬菜、水果只利用人工光源和營養液水進行栽培,完全不用土壤甚至基質,可以有效抑制害蟲和病原微生物的侵入,在不使用農藥的前提下實現無污染生產,形成一個新興產業,創造巨大的經濟效益、社會效益和環境效益。

  1.“富碳農業”的產業組織模式

  將工業排放由原來的被動減排、限制轉變為主動疏導、利用,建設高效率、高科技的勞動密集型農業工廠;激勵當前工業排放氣體的處理、再利用,變成新的能源與資源后,將企業減排的壓力化為經濟動力;構建完整的碳循環產業鏈,減輕大氣污染和水資源短缺等資源環境壓力,實現低碳工業與“富碳農業”的互補成長。

  2.“富碳農業”產業鏈循環基本經濟模型

  對于工業企業而言,捕獲二氧化碳的成本將被向下游銷售二氧化碳的收入抵消,隨著下游二氧化碳市場需求量的上升,逐漸積累“碳循環利潤”.這與德國處理垃圾的經濟思維是一致的。對于下游的“富碳農業”工廠而言,“富碳農業”產業不僅可以使農業大幅增產,提高食品總供給,而且可以消耗二氧化碳,進而改善我們的生態環境。

  3.“富碳農業”的推廣路徑

  推廣“富碳農業”工廠的勞動技術需要成建制的技術推廣組織。可以借鑒發達國家的經驗,由非盈利組織深入到鄉村,腳踏實地地給村民提供教育和培訓,一方面可以直接提升農村勞動者的知識和技能,另一方面則幫助科研機構獲得一線的數據、案例和經費,進一步推進科技創新。

  “富碳農業”的實踐和探索

  日本曾經建設過一種“植物工廠”,在密閉空間內給植物提供所謂最佳的條件生長。雖然其結構與“半埋式農業車間”有相似之處,但其“最佳的生長條件”需要額外的能源和物質供給,因此極其昂貴,缺乏經濟可行性。而“富碳農業”理念的創新之處在于,這些生長條件全部取自當前的工業排放以及可再生能源(太陽能、風能等),農業工廠可以建設在毫無地力的鹽堿地甚至暗無天日的廢棄礦井中。利用當今國內外科學技術成果,將太陽能、碳捕集、農業工廠三個領域結合起來的“富碳農業”產業在技術上可行,以其作為經濟、環境和社會綜合性問題的系統化解決之道,則需要國家產業政策的配合。

  中國農科院從上世紀七十年代便開始了“植物工廠”的相關研究和實踐,論證通過計算機對作物生育過程中的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營養液等環境要素進行自動控制,實現不受或很少受自然條件制約的省力型生產方式。“植物工廠”模式的推廣和普及已在國外和國內全面展開。以碳排放的大省--山西為例,有研究認為,僅富碳設施農業一項,CO2減排量就十分可觀:以山西180萬畝溫室大棚為例,按照目前世界上比較先進的溫室施放CO235kg/m2計,1年就可固定CO2420億公斤,這相當于山西全省的碳減排任務,如果全省的設施蔬菜在目前基礎上增施CO22-3倍,可吸收CO21000-1500萬噸;另外,全省年產秸稈1900多萬噸,利用露天焚燒的400萬噸秸稈用于食用菌生產,可減排CO2670萬噸﹔光伏食用菌大棚1萬畝每年發電可達3億度,節約標煤120萬噸,折合減排CO2300萬噸,效益約2億元;增施CO2后,設施蔬菜產量可以大幅度增產,僅此一項全省可以增產增收上千億元。同時,在“富碳農業”促進可再生能源的利用上,山西開展利用能源微藻轉化CO2生產清潔燃油,開展工廠化微藻養殖、高效吸收CO2和生產清潔燃油的關鍵技術工藝和配套裝備研發,年產170萬噸微藻燃油及副產品,年產值達180億,形成具有市場競爭力的新型微藻燃油產品和產業。

  我國已經有萬噸級燃煤電廠二氧化碳捕集裝置投入運轉。來自電廠石灰石濕法脫硫系統(FGD)脫硫處理后的煙氣進行再脫硫處理,通過有機胺吸收溶劑溶液與煙氣中的二氧化碳反應,最終得到純度達99.5%的液體二氧化碳產品,并可隨時轉化成固體、氣體等其他產品形態,滿足社會經濟發展的不同需求。工業碳捕集系統的成功實施不但驗證了“富碳農業”中碳捕集環節的有效性和低成本,更完成了“富碳農業”產業鏈中最重要的環節--二氧化碳的系列商品化。自此,二氧化碳正式從工業廢氣變成了價值不菲的商品,翻開了生態保護和經濟可持續發展的全新篇章。

  我國發展“富碳農業”優勢獨特

  在發展“富碳農業”方面,我國擁有獨特優勢。中國的人口、資源壓力是西方市場經濟發達國家所未曾遇到的。富碳農業產業所依賴的太陽能、碳捕集、農業工廠綜合技術近年在我國取得了重大進展,尤其是高效太陽光能、熱能和電能的綜合開發利用取得了世界領先的成果。發達國家如美、英、德、法的歷史不盡相同,但它們早已在本世紀前完成了農業產業化,大規模生產使得農產品市場供給充足,價格低廉。各糧食巨頭間的產業格局已經穩定,在某種程度上降低了科技創新的動力并阻礙了成果的綜合運用。同樣是基于以上原因,發達國家才會將注意力集中在其他解決辦法上,如碳捕集與封存技術(CCS)等。

  發展“富碳農業”,可以促進我國工業、農業乃至整個國民經濟的可持續發展,支持各地區因地制宜地探索和發展生態農業、循環農業、有機農業、精品農業、資源農業,充分挖掘我國農耕文明的精髓,為探索中國特色的農業現代化道路,保證中華民族生存在“地肥、水美、糧豐、人富”的人與自然、人與人和諧的生態和社會環境中提供有力保障。

  (作者單位:北京林業大學、北京交通大學)

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