Bioenergía
La agricultura es una actividad productiva encaminada a fijar y convertir la energía solar y obtener productos agrícolas. La plantación se basa principalmente en energía solar fija, utilizando plantas verdes para la fotosíntesis para sintetizar sustancias inorgánicas en sustancias orgánicas como glucosa, almidón, grasas y proteínas. La siembra también se llama producción primaria.
1. Concepto y aprovechamiento de la agricultura energética
La agricultura es una actividad productiva encaminada a fijar y aprovechar la energía solar y obtener productos agrícolas. La plantación se basa principalmente en energía solar fija, utilizando plantas verdes para la fotosíntesis para sintetizar sustancias inorgánicas en sustancias orgánicas como glucosa, almidón, grasas y proteínas. La siembra también se llama producción primaria. En la fotosíntesis, por cada mol de CO2 fijado, se absorben aproximadamente 209,3×104J de energía solar y 46,9×104J de energía de los productos fotosintéticos se fijan en forma de energía química. La energía restante de 162,4×104J se consume en forma de energía térmica durante el proceso de fijación de CO2. Desde que los seres humanos han cultivado variedades de cultivos de alto rendimiento, eficientes y de alta calidad y han creado buenas condiciones de producción para el crecimiento de las plantas, la eficiencia de la energía solar fijada en las plantas en la producción agrícola ha mejorado enormemente. En términos generales, la eficiencia fotosintética de las plantas puede alcanzar 65.438 0-2 en zonas fértiles, sólo 0,65.438 0 en zonas áridas y desoladas, y 6-8 se ha registrado en ecosistemas de tierras agrícolas cuidadosamente gestionadas. [1] Las industrias de procesamiento de productos agrícolas y de acuicultura convierten principalmente la energía solar, también conocida como producción secundaria. Los productos animales producidos por la acuicultura (carne, leche, huevos, pelo, piel, etc.) se consumen durante el proceso de conversión, parte de los cuales se excreta en forma de heces, y otra parte se excreta en forma de orina y gas (metano, hidrógeno). Durante el procesamiento de productos agrícolas, además de extraer los productos principales, también se produce una gran cantidad de energía en las aguas residuales y residuos vertidos. El estiércol de ganado y aves de corral producido durante la conversión de productos agrícolas, las aguas residuales y los desechos vertidos durante el procesamiento de productos agrícolas pueden desarrollarse y utilizarse como energía de biomasa.
La llamada agricultura energética se refiere a la agricultura con el fin de producir energía. La agricultura energética toma la biomasa como principal objetivo de desarrollo, incluyendo cuatro modos de utilización de energía [2] (Figura 1):
(1) Modo de combustión directa
La combustión directa se puede dividir en Hay Hay cuatro situaciones: quema de estufas, quema de calderas, quema de basura y quema de combustibles sólidos. Entre ellas, la combustión sólida es una tecnología recientemente promovida que solidifica la biomasa y luego la quema utilizando equipos tradicionales alimentados con carbón. La ventaja es que puede aprovechar al máximo la energía de la biomasa para sustituir el carbón y reducir las emisiones de CO2 y SO2 a la atmósfera.
(2) Modo de conversión física y química
El método de conversión física y química incluye tres aspectos, uno es la tecnología de carbonización; el otro es la gasificación para producir gas de biomasa; el tercero es la pirólisis; para producir petróleo material. Entre ellos, la tecnología de gasificación para producir biogás tiene una gran área de promoción y es fácilmente aceptada por las masas.
(3) Modo de conversión bioquímica
Hay dos formas de conversión bioquímica, una es la digestión anaeróbica para producir biogás y la otra es el uso de tecnología enzimática para preparar combustible líquido de etanol.
(4) Utilización de aceite vegetal
El aceite vegetal energético es el fueloil extraído de plantas oleaginosas y de plantas de aceite aromático (hidrocarburos reducidos). Después de su procesamiento, se puede utilizar en lugar del petróleo. .
2. La gran importancia del desarrollo de la agricultura energética
(1) Ampliar el campo de servicios agrícolas y aumentar los ingresos de los agricultores.
Engel señaló: Cuando los ingresos aumentan, la proporción de alimentos y artículos de primera necesidad en el aumento de los ingresos disminuye. A medida que la economía crece y se satisfacen las necesidades básicas de vida de la gente, el foco del consumo se desplazará hacia los productos hedónicos, por lo que el mercado reducirá la proporción del consumo de alimentos y ropa. Después de entrar en el nuevo siglo, la estructura de consumo de los residentes chinos ha experimentado grandes cambios y el coeficiente de Engel ha caído a 38. En 2002, los ingresos de los residentes urbanos aumentaron en 2020 yuanes y el consumo de alimentos per cápita aumentó sólo en 109 yuanes. representando el 5% de los nuevos ingresos. Los factores de crecimiento son principalmente el gasto en salir a cenar y el gasto en cigarrillos, alcohol y té. Los gastos de consumo en cereales, aceite, carne y hortalizas disminuyeron, y el consumo per cápita de cereales disminuyó en 83 yuanes. El petróleo cuesta 10,1 yuanes, la carne 25,3 yuanes y las verduras 12,4 yuanes. Debido a la ley del consumo marginal decreciente, a los agricultores les resulta difícil aumentar sus ingresos. Desde 1997, los ingresos agrícolas no han aumentado y los ingresos de los agricultores dependen principalmente de los ingresos salariales.
En 2002, los ingresos salariales representaban el 34,5 por ciento de los ingresos netos de los agricultores, cifra que aumentó al 36 por ciento en 2003. Esta ley económica nos dice que la agricultura debe ampliar sus áreas de servicio y avanzar a la profundidad y amplitud de la agricultura. La agricultura debe proporcionar no sólo alimentos y fibra, sino también energía y otros productos químicos. El desarrollo de la agricultura energética ha ampliado el campo de los servicios agrícolas y ha abierto nuevas formas para que los agricultores aumenten sus ingresos. [3]
(2) Aliviar la escasez de energía en China y garantizar la seguridad energética.
China ha importado 30 millones de toneladas de petróleo crudo desde 1993, convirtiéndose en un importador neto de petróleo crudo. En 2000, fue de 70 millones de toneladas, y en 2003, fue de 1 millón de toneladas. Se estima que para 2020, el PIB de China puede alcanzar los 5 billones de dólares estadounidenses y su demanda de energía será de 2,5 mil millones de toneladas a 3 mil millones de toneladas de carbón estándar, de las cuales hay una brecha de 160 millones de toneladas a 220 millones de toneladas de petróleo [4 ]. El desarrollo de la energía de biomasa no sólo es factible, sino también muy urgente. La agricultura debería aprovechar esta oportunidad, proponer una estrategia de desarrollo para la agricultura energética y convertirla en una gran industria.
(3) Controlar la contaminación por residuos orgánicos y proteger el medio ambiente ecológico.
En la actualidad, la situación de contaminación ambiental de China es muy grave. Las empresas que causan la mayor contaminación ambiental siguen siendo las empresas de acuicultura y las empresas de procesamiento de productos agrícolas. En 2003, ocho de las diez empresas más contaminantes señaladas y criticadas eran empresas procesadoras de productos agrícolas. Según la semana de 2004 de la Administración Estatal de Protección Ambiental (de 1,05 en 2004 a 1,01 en 2004), 8 indicadores (temperatura del agua, pH, turbidez, oxígeno disuelto, conductividad, permanganato) de 73 secciones clave de los principales sistemas de agua de mi país fueron índice de sal obtenido). Hay 10 tramos con calidad de agua Clase IV, que representan el 13,7%; hay 6 tramos con calidad de agua Clase V, que representan el 8,2%; hay 18 tramos con calidad de agua mala, que representan el 24,7%; La proporción de ríos con aguas residuales peores que la categoría IV fue de 46,6. Entre la contaminación del agua, aproximadamente la mitad de los contaminantes vertidos por las empresas procesadoras de productos agrícolas. En particular, la tasa de contribución a la contaminación de las empresas procesadoras de productos agrícolas es mayor en las secciones de los ríos con agua de Clase V inferior [5] En 2003, el Congreso Nacional del Pueblo llevó a cabo una inspección de aplicación de la ley de la "Ley de la República Popular China sobre la contaminación". Prevención y Control de la Contaminación Ambiental por Residuos Sólidos" y criticó severamente la contaminación por residuos sólidos rurales. Según las encuestas, la cantidad de estiércol producida por las explotaciones ganaderas y avícolas de mi país asciende a 654.387,3 millones de toneladas. El 80% de las granjas ganaderas y avícolas a gran escala carecen de las instalaciones necesarias para controlar la contaminación. El estiércol de ganado y aves de corral se vierte directamente al medio ambiente sin tratamiento, contaminando gravemente el aire y el agua. [6] Las emisiones de gases de efecto invernadero de China han afectado gravemente el cambio climático de China. Qin Dahe, director de la Administración Meteorológica Nacional, dijo que los científicos chinos han predicho el futuro cambio climático de China: Primero, el clima de China seguirá calentándose. Para 2020-203O, la temperatura promedio nacional aumentará en 65438 ± 0,7 ℃; para 2050, la temperatura promedio nacional aumentará en 2,2 ℃ cuando la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera se duplique, la temperatura promedio nacional aumentará en 2,9 ℃; . En segundo lugar, el grado de calentamiento climático en China está aumentando de sur a norte. Para 2030, la temperatura en la región noroeste podría aumentar entre 1,9 y 2,3°C. En tercer lugar, las precipitaciones en muchas zonas de mi país tienen una tendencia creciente, siendo la costa sureste la que muestra el mayor aumento. Los tramos medio y bajo del río Yangtze tienden a secarse, y algunas zonas del norte y sudeste de China continúan secándose.
(D) La aplicación generalizada de la biotecnología y el desarrollo de la ingeniería genética.
La biotecnología tiene un gran potencial en el cultivo de cultivos energéticos y microorganismos enzimáticos eficientes. En el extranjero, se han obtenido nuevas variedades de colza diésel mediante modificación genética; se ha utilizado tecnología modificada genéticamente para obtener bacterias genéticas que descomponen la fibra de paja y producen alcohol. La aplicación de tecnología genéticamente modificada en cultivos energéticos y microorganismos energéticos no está restringida por la identificación genética, pero en los alimentos la identificación es necesaria y está muy restringida. Para promover el desarrollo de la disciplina, la biotecnología puede seleccionar cultivos energéticos y microorganismos energéticos para investigación y aplicación.
3. Implementación de grandes proyectos de agricultura energética
(1) Plan de biogás
El biogás se compone principalmente de metano producido por fermentación microbiana de materia orgánica en condiciones anaeróbicas. Gases combustibles. El proceso de fermentación de biogás se puede dividir en dos etapas, a saber, la etapa que no produce metano y la etapa que produce metano.
Las tres sustancias producidas por la fermentación del biogás son: biogás, principalmente metano, que es energía limpia; en segundo lugar, el líquido digestivo (lodo de biogás), que contiene N, P y K solubles, y es un fertilizante de alta calidad, en tercer lugar, el lodo digerido; (residuo de biogás), compuesto principalmente por bacterias, residuos orgánicos refractarios y materia inorgánica, es un excelente fertilizante orgánico y tiene el efecto de mejorar el suelo. Los productos de biogás tienen un alto valor de aplicación. Mucha gente dice: "El biogás es beneficioso, pero nada es perjudicial".
La fermentación del biogás tiene cuatro características:
1. Los microorganismos del biogás consumen menos energía.
Durante el proceso de fermentación del biogás, la energía necesaria para la autorreproducción de los microorganismos del biogás es 1/30-1/20 de la de los microorganismos aeróbicos. Para el sustrato, aproximadamente el 90% de la DQO se convierte en biogás.
2. La fermentación de biogás puede procesar residuos orgánicos de alta concentración.
En condiciones aeróbicas, generalmente solo se pueden tratar aguas residuales con un contenido de DQO inferior a 65,438 0,000 mg/L, mientras que el contenido de DQO de las aguas residuales después del tratamiento de fermentación de biogás puede alcanzar 65,438 0,000 mg/L y más... Como se muestra en la Tabla 1, diversas aguas residuales del procesamiento de productos agrícolas se pueden utilizar como materia prima para la fermentación de biogás.
Cuadro 1 Características de calidad del agua vertida de empresas de procesamiento y transformación de productos agrícolas [7] Nombre de las materias primas
Puré alcohólico con un valor de pH de DQO/mg l-1 DBO/. mg l-1.
Aguas residuales de licor
Aguas residuales de vino de arroz amarillo
Aguas residuales de curtidurías
Aguas residuales de ácido cítrico
Aguas residuales de almidón
Aguas residuales de productos de soja
Licor negro de fabricación de papel
Aguas residuales farmacéuticas
Aguas residuales de procesamiento de lácteos
Aguas residuales de cerveza de alta concentración p>
Aguas residuales de glutamato monosódico
Aguas residuales de alcohol de melaza
Agua de estiércol de cerdo
Agua de estiércol de pollo
Estiércol de vaca
p>3-5
3.7-5.8
3.5-4.0
8-10
4.0-4.6
4.6-5.3
3.5-5.0
11-13
4.0-6.0
3.5-7.5
3.5-6.0
1.5-3.2
4.4
7.0-7.8
6.5-7.5
7,2-8,2 30 000-60 000
11 400-130 000
9 400-30 000
3 000-4 000
10 000-40 000
3 000-12 000
10 000-20 000
106 000-157 000
5 000-40 000
2 000-11 000
9 000-43 000
20 000-60 000
40 000 -150 000
11 000-26 000
43 000-77 000
70 000-116 285 15 000-30 000
5 800-67 000
5 000-15 000
1 500-2 000
6 000-25 000
1 000-7 000
7 000-12 000
34 500-42 500
2 000-18 000
1 000- 75 000
7 000-33 350
10 000-30 000
20 000-60 000
7 000- 13 000
17 000-32 000
3. Hay muchos tipos de residuos que se pueden procesar.
La fermentación de biogás puede procesar estiércol humano y animal, paja de cultivos, aguas residuales y residuos de empresas procesadoras de productos agrícolas. La fermentación de biogás elimina el 90% de la materia orgánica y el resto puede cumplir con los estándares nacionales de emisiones después del tratamiento de consumo de oxígeno.
4. La fermentación del biogás se ve muy afectada por la temperatura.
La fermentación de biogás se puede dividir en temperatura alta (50-600 ℃), temperatura media (30-350 ℃) y temperatura normal (temperatura natural). La fermentación a alta temperatura es la más fuerte, seguida de la temperatura media, pero se necesita una cierta cantidad de energía térmica para mantener la temperatura constante requerida.
El plan de biogás debería incluir dos partes: biogás a pequeña escala para agricultores y biogás a gran y mediana escala.
La tecnología de biogás a pequeña escala en los hogares rurales está relativamente madura. Actualmente, se utilizan principalmente digestores de biogás hidráulicos cilíndricos subterráneos y se han formulado normas nacionales (GB 4750-84, GB 4751-84, GB 4752-84). Este digestor de biogás resuelve la contradicción entre la alimentación y la descarga de materiales y puede producir de forma continua. Los agricultores no tienen que arriesgar sus vidas cavando en busca de digestores. En el norte, se construyeron invernaderos de plástico sobre piscinas de biogás, combinando biogás con la cría de cerdos y el cultivo de hortalizas en un modelo "cuatro en uno", que resolvió con éxito el problema de la fermentación del biogás en invierno.
A partir de las realidades locales, varias localidades han combinado el biogás con la prosperidad y la prosperidad de los agricultores, y han formado el Plan de Enriquecimiento de Hogares Ecológicos y Personas, que ha promovido en gran medida el desarrollo del biogás doméstico rural. El país lo ha incluido en el Plan de Desarrollo Occidental. Para que el uso del biogás en los hogares rurales sea más consistente con la construcción económica nacional y el desarrollo social integral, se recomienda: 1. El estado debería aumentar aún más la inversión para satisfacer las necesidades de los agricultores. 2. Destacar los puntos clave. El primero es resolver el problema del combustible de los agricultores en zonas ecológicamente frágiles, consolidar los resultados de la devolución de las tierras agrícolas a los bosques y controlar los peligros de las tormentas de arena y polvo. El segundo es resolver el problema de la eliminación de huevos en zonas con alta incidencia de esquistosomiasis en el sur de mi país. La fermentación de biogás puede tratar completamente los huevos de esquistosomiasis. Según los resultados de las pruebas del departamento de salud y prevención de epidemias, 100 huevos de Schistosoma japonicum murieron en 22 días en otoño y 40 días en invierno en la piscina de biogás. Mediante la construcción de piscinas de biogás se conectan los baños y los corrales del ganado. Las heces humanas y animales entran en la piscina de biogás y los huevos son destruidos por la fermentación del biogás, cortando la cadena de transmisión de la esquistosomiasis.
El biogás de gran y mediano tamaño se utiliza principalmente para el tratamiento de aguas residuales urbanas, aguas residuales orgánicas industriales de alta concentración, excrementos humanos y animales y basuras domésticas. En los últimos 20 años, países de todo el mundo han desarrollado activamente biogás de tamaño grande y mediano y creado muchas tecnologías nuevas. Con el desarrollo de una tecnología eficiente de digestión anaeróbica a temperatura normal, la tecnología de biogás de tamaño grande y mediano se está volviendo cada vez más madura. Muchas empresas en nuestro país han instalado biogás para su uso integral y han logrado importantes beneficios económicos y ecológicos. Por ejemplo, la Fábrica General de Alcohol de Henan Nanyang (Grupo Tianguan) ha construido sucesivamente tres digestores de biogás a gran escala para procesar centralmente puré de alcohol, formando una capacidad de suministro de gas diario de 40.000 m3, que puede satisfacer el consumo de gas doméstico de 40.000 residentes en la ciudad de Nanyang. y reducir las emisiones contaminantes cercanas a cero, logrando una situación de beneficios sociales, económicos y ecológicos en la que todos ganen, formando un modelo de economía circular. Beijing Crab Island Resort ha construido una nueva piscina de biogás y un sistema de tratamiento de aguas residuales con una superficie de agua de 1,50 acres. Todos los desechos domésticos y los excrementos humanos y animales del complejo se digieren anaeróbicamente y la energía limpia generada se utiliza para cocinar. El líquido digestivo y los residuos de biogás se utilizan como fertilizante de alta calidad para producir productos agrícolas libres de contaminación. Después del tratamiento, las aguas residuales domésticas alcanzan el estándar de descarga de primer nivel y se devuelven a las tierras de cultivo. Todo el complejo consigue cero emisiones contaminantes. En la actualidad, la contaminación ambiental de mi país es cada vez más grave. El biogás de tamaño grande y mediano es la forma más eficaz de digerir los contaminantes orgánicos. El estado debe incorporar el desarrollo del biogás de tamaño grande y mediano en su plan de desarrollo, formular políticas preferenciales para promover el desarrollo del biogás de tamaño grande y mediano, movilizar el entusiasmo de las empresas para construir biogás y crear una nueva situación de buen desarrollo. para el desarrollo del biogás de gran y mediana escala en mi país. No sólo produce energía renovable sino que también promueve la gestión del medio ambiente contaminado.
(2) Plan de Alcohol
El etanol, el nombre científico es alcohol, es un compuesto orgánico compuesto por carbono, hidrógeno y oxígeno, con estructura C2H5OH. Los métodos de producción de alcohol incluyen la síntesis química y la fermentación biológica. El alcohol sintetizado químicamente tiene muchas impurezas y su aplicación es limitada. La fermentación biológica se utiliza principalmente para la producción. Las materias primas para producir alcohol pueden ser materias primas de almidón, materias primas de melaza, materias primas de fibra y líquidos residuales de fabricación de papel con ácido sulfuroso.
El alcohol es una fuente de energía limpia. Una pequeña cantidad puede reemplazar el tetraetilo de plomo y el ETBE (éter etil terc-butílico) como agente antiexplosión de la gasolina. Cuando se usa en grandes cantidades, se puede mezclar con gasolina para producir alcohol de gasolina como combustible para automóviles. El uso de alcohol de gasolina como combustible puede reducir la contaminación del aire causada por la combustión de gasolina, aumentar el octanaje de la gasolina y mejorar la eficiencia de la combustión.
El 8 de abril de 2001, la antigua Comisión Estatal de Planificación y la Administración General de Supervisión de Calidad, Inspección y Cuarentena anunciaron que mi país promovería integralmente el uso de alcohol nafta. El 2 de abril se anunciaron dos normas nacionales, "etanol colorante desnaturalizado" y "gasolina etanol para vehículos". Desde el 30 de junio de 2002, se han llevado a cabo proyectos piloto en Zhengzhou, Luoyang y Nanyang en la provincia de Henan, y en Harbin y Zhaodong en la provincia de Heilongjiang, y el uso experimental de gasolina y alcohol ha tenido éxito. El 10 de febrero de 2004, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma continuó ampliando el programa piloto. Además de ampliar los proyectos piloto en toda la provincia, las provincias de Heilongjiang, Jilin, Henan y Anhui también han transferido alcohol carburante a Liaoning, Hebei, Shandong y Jiangsu. A finales de 2005, las provincias y ciudades mencionadas básicamente habían realizado la sustitución de otras gasolinas por gasolina con etanol. A partir de 1903, el alcohol se ha utilizado como combustible para vehículos durante casi cien años. En la primera mitad del siglo XX, la gente prestó doble atención al alcohol. Durante la Primera Guerra Mundial, ambos bandos valoraron la importancia estratégica del alcohol. Durante la Segunda Guerra Mundial, el alcohol carburante se hizo popular a gran escala. En la década de 1950, con la explotación y utilización a gran escala del petróleo, la gente fue olvidando gradualmente el alcohol de alto costo hasta la crisis mundial del petróleo en 1973.
Brasil y Estados Unidos tomaron la iniciativa en la implementación de "Planes de Gasolina-Alcohol". El alcohol de gasolina proviene del inglés “GASOHOL”, que hace referencia a un combustible mixto que se forma añadiendo una determinada proporción de alcohol desnaturalizado a la gasolina. Este es un combustible limpio y práctico. En 1975, el gobierno brasileño lanzó el "Plan Gasolina Alcohol" a nivel mundial. Se implementó oficialmente en la ciudad capital de Sao Paulo en 1977 con una proporción de 20. En 1980, se promovió a nivel nacional a 22. Hoy, la producción anual de etanol en Brasil es de 654,38 millones de toneladas, de las cuales 97 se utilizan como combustible para automóviles. Actualmente, Brasil es el único país del mundo que no suministra gasolina pura. El “Plan Gasolina-Alcohol” implementado durante los últimos 25 años ha traído tres beneficios principales a Brasil: “ha formado un sistema operativo económico y energético independiente, ha estimulado el desarrollo de la agricultura, la industria del alcohol y las industrias relacionadas, y ha mejorado significativamente la atmósfera y entorno ecológico. "Estados Unidos utiliza leyes para hacer cumplir el "Plan de Alcohol de Gasolina" para fomentar la producción y el consumo de alcohol de gasolina. Desde 1978, Estados Unidos ha aprobado decenas de proyectos de ley para apoyar el gasohol en diversos aspectos como energía, transporte, impuestos, protección ambiental y agricultura. Algunos estados ricos en maíz también han promulgado sus propias leyes que exigen el uso de gasolina y alcohol dentro del estado. Actualmente, el consumo anual de alcohol carburante en Estados Unidos es de aproximadamente 5 millones de toneladas. El alcohol se añade a la gasolina en dos proporciones, según el tipo de motor del coche. La cantidad añadida del motor de gasolina es de 5~15, y la proporción de alcohol del motor especial es de 85~100. Según una encuesta realizada por los departamentos pertinentes de EE. UU., el uso de gasolina y alcohol como combustible puede reducir significativamente las emisiones de escape de los vehículos: las emisiones de monóxido de carbono se reducen entre un 20 y un 30 % y las emisiones de dióxido de carbono se reducen en un 27 %. Además de la protección del medio ambiente, la promoción del alcohol nafta también ha aportado considerables beneficios integrales a los Estados Unidos. Tomemos como ejemplo el año 1997. A lo largo del año, se utilizaron 5,12 millones de toneladas de etanol como combustible para automóviles en Estados Unidos y se convirtieron 150.000 toneladas de maíz, lo que representó el 7% de la producción total de maíz de Estados Unidos ese año. Proporcionó 195.200 puestos de trabajo a la sociedad y aumentó la producción. los ingresos del gobierno federal en 3.600 millones de yuanes. El Congreso de Estados Unidos también aprobó un proyecto de ley que exige un desarrollo vigoroso de la industria del alcohol en los próximos 10 años y un aumento del consumo anual de alcohol carburante a 100.000 toneladas. Desde la década de 1980, países desarrollados como Alemania, Países Bajos, Canadá y Suecia también han comenzado a promover el alcohol nafta. Alrededor de 1995, también se sumaron a estas filas cada vez más países como el Reino Unido, Francia, Sudáfrica, Cuba y Tailandia.
¿Por qué promocionar el alcohol nafta? Hay otra cuestión que es necesario resolver con urgencia: la cuestión de los aditivos de la gasolina. Cuando se quema gasolina en el cilindro del motor de un automóvil, debido a la falta de oxígeno en el cilindro, la combustión es incompleta y la máquina vibra fuertemente, reduciendo así la potencia de salida y dañando las piezas. Esta es la propiedad antidetonante de la gasolina. El índice numérico que refleja el rendimiento antidetonante de la gasolina se llama número de octanaje, que es como la gente suele llamar a las etiquetas de las gasolinas, como gasolina "90#" y "93#", que se refiere al rendimiento antidetonante de estas gasolinas. . Cuanto mayor sea el índice, mejor será el rendimiento antiexplosión. Una forma de mejorar las propiedades antidetonantes de la gasolina es agregar otros químicos a la gasolina. En el pasado, se solía añadir tetraetilo de plomo, por lo que se producía gasolina con plomo. Debido a los efectos nocivos del plomo en el cuerpo humano, el tetraetilo de plomo está prohibido en todo el mundo desde 1997. Actualmente se utiliza mucho el MTBE (metil terc-butil éter). Debido a las dificultades de producción, muchos países, incluida China, dependen de las importaciones. En los últimos años, la investigación científica ha descubierto las deficiencias del MTBE: no es fácil de descomponer y contamina las aguas subterráneas, tiene un ligero olor, lo que incomoda a los conductores y puede causar náuseas, dolor de ojos, herpes y otros; reacciones. Estados Unidos aprobó recientemente una Ley de Combustibles Limpios que prohibirá el MTBE en los próximos cuatro años. Actualmente, el "mejor producto químico" para sustituir al MTBE es el alcohol. El alcohol, como aditivo, no es tóxico ni contaminante y no es necesario importarlo. [8]
(3) Plan de utilización de energía de la paja
El plan de utilización de energía de la paja incluye dos aspectos: uno es la gasificación de la paja y el otro es el combustible para briquetas de paja. Ahora preséntelos respectivamente:
1. Gasificación de paja
La gasificación de paja, también conocida como "gasificación de biomasa" en un sentido amplio, se refiere a la combustión de biomasa en un estado deficiente en oxígeno. . Hacer que la biomasa reaccione químicamente para generar combustible gaseoso de alta calidad, fácil de transportar y eficiente.
La biomasa está compuesta de hidrocarburos, que se convierten en gases combustibles como monóxido de carbono e hidrógeno mediante pirólisis, combustión, reducción y otros procesos durante el proceso de gasificación de la biomasa. La biomasa renovable anual de mi país es de aproximadamente 165.438 45 millones de toneladas, de las cuales 670 millones de toneladas son paja de cultivo. Por lo tanto, el desarrollo de combustibles para la gasificación de biomasa debería centrarse en la utilización de paja de cultivos. El Ministerio de Agricultura ha llevado a cabo proyectos piloto de suministro centralizado de gas de gasificación de paja en cientos de aldeas de todo el país y ha logrado resultados satisfactorios. En particular, los agricultores están ansiosos por utilizar energía limpia y cambiar las perspectivas sanitarias de sus aldeas. La gasificación de la paja permite a los agricultores pasar de la quema de madera a la quema de gas, lo que satisface sus necesidades y, por lo tanto, es bienvenido y afirmado por los agricultores. [9]
2. Combustible de moldeo por compresión de paja
El combustible de moldeo denso de paja sirve para triturar la paja, enviarla a la máquina de moldeo y comprimirla en la forma requerida bajo la acción de fuerza externa, y luego utilizarla directamente como combustible quema. También hay un procesamiento adicional para producir biocarbón.
En el extranjero, como Dinamarca, Alemania, Bélgica, Estados Unidos, Japón, etc. , la tecnología de modificación ha madurado y alcanzado la producción industrial, y se utiliza principalmente para calentar hornos y calderas para generar electricidad. En la producción se ha utilizado la máquina de moldeo de biomasa desarrollada conjuntamente por la Universidad Agrícola de Henan y la fábrica de hornos Shanxi Wanfa. El combustible comprimido producido se utiliza para calefacción y pequeñas calderas. Se ha determinado que varias emisiones son mucho menores que las del carbón y es una fuente de energía limpia y renovable. [9]
(4) Plan de plantación de cultivos energéticos
Los cultivos energéticos se refieren a plantas cultivadas con el fin de proporcionar materias primas para producir combustible o proporcionar fueloil. El combustóleo obtenido a partir de cultivos energéticos tiene muchas ventajas: causa menos contaminación ambiental después de su combustión que la energía fósil, es un combustible bajo en azufre que no aumenta las emisiones de CO2, es más seguro que la energía nuclear y se utiliza más que la energía eólica; y energía geotérmica; biodegradables y otras características. Por lo tanto, se ha convertido en un punto caliente en el desarrollo internacional y se le llama energía "verde".
Los cultivos energéticos se pueden dividir en cuatro categorías: ① cultivos anuales o perennes para producir alcohol, como maíz, caña de azúcar, sorgo dulce, batata, mandioca (2) para producir combustible (como el combustible); biodiesel y compuestos de hidrocarburos), como colza y árbol de jade; ③ plantas para combustión directa; ④ algas u otras plantas para fermentación anaeróbica.
Las condiciones para promover el desarrollo de cultivos energéticos se han ido formando gradualmente en nuestro país: ① El desarrollo y la utilización irrestrictos de los recursos por parte de los seres humanos han provocado el agotamiento de los recursos y la crisis ecológica (2) la grave quema de combustibles fósiles; Contamina el medio ambiente y trae muchos problemas como la lluvia ácida, los gases de efecto invernadero y el calentamiento global. ③El campo de los servicios agrícolas es demasiado limitado y los agricultores no pueden aumentar sus ingresos. Los científicos agrícolas deben aprovechar la oportunidad del desarrollo de cultivos energéticos e investigar y cultivar vigorosamente cultivos energéticos.
Además de las tecnologías convencionales, la biotecnología también debería adoptarse vigorosamente en los métodos de cultivo de cultivos energéticos. Aprovechar al máximo las ventajas de un área sin restricciones para cultivos energéticos y dejar que la biotecnología brille en el cultivo de cultivos energéticos. La biotecnología utiliza cultivos como biorreactores, aprovechando al máximo las capacidades biosintéticas de las plantas para producir materias primas energéticas baratas a gran escala y cultivar cultivos energéticos genéticamente modificados. En el cultivo de azúcar, el gen bacteriano de la ADP glucosa pirofosforilasa se transfiere a las patatas y el contenido de almidón se puede aumentar en un 60%.
La biotecnología juega un papel más importante en el proceso de fermentación alcohólica. El uso de tecnología de ADN recombinante para mejorar el proceso de producción de alcohol y mejorar las enzimas puede reducir los costos y mejorar la eficiencia. Se cultivan diferentes bacterias de ingeniería para mejorar la capacidad de descomponer, sacarificar y sintetizar alcohol de lignina, hemicelulosa y celulosa. Los avances de la biotecnología en este ámbito ampliarán aún más las fuentes de materias primas para la producción de energía de biomasa y harán realidad la agricultura energética. [10]
IV.Se deben manejar varias relaciones para desarrollar la agricultura energética
(1) Manejar la relación entre seguridad alimentaria y seguridad energética.
Desde una perspectiva de desarrollo, pasar de la "energía negra" a la "energía verde" es la tendencia general. El desarrollo de energía de biomasa y la utilización de biogás y alcohol de gasolina no sólo pueden extender efectivamente el tiempo de uso de los limitados recursos petroleros en la Tierra entre 10 y 20 años. En el mundo futuro, el biogás puede ser un sustituto del gas natural y el alcohol puede ser un sustituto de la gasolina. Algunas personas pueden señalar la contradicción entre seguridad energética y seguridad alimentaria. El alcohol se convierte a partir de cereales. Existe una enorme presión para alimentar a los 654.383 millones de habitantes de China.
¿Dónde está la tierra que produce alcohol? ¿Dónde están los recursos hídricos? Para solucionar este problema es necesario estudiar los siguientes aspectos.
La seguridad alimentaria y la seguridad energética se unifican.
En los últimos años, los agricultores no se han mostrado muy entusiasmados con el cultivo de cereales, principalmente porque el precio del grano es demasiado bajo, e incluso hasta el punto de perder dinero cultivando cereales. Para aumentar el entusiasmo de los agricultores por el cultivo de cereales, deben existir incentivos de mercado. Si los alimentos son sólo alimentos, la capacidad del mercado es limitada. Si los cereales se utilizan como alimento y energía, la capacidad del mercado superará 1/3. En este sentido, el desarrollo de la agricultura energética será una medida eficaz para aumentar los ingresos de los agricultores y movilizar su entusiasmo por el cultivo de cereales.
Los cultivos alimentarios y los cultivos energéticos son muy complementarios.
Existen muchos tipos de cultivos energéticos, entre ellos el maíz, sorgo, caña de azúcar, remolacha azucarera, patata, boniato, mandioca, etc. Estos cultivos son cultivos de alto rendimiento que pueden satisfacer las necesidades de seguridad alimentaria y son buenos cultivos energéticos. El excedente anual de maíz de mi país es de entre 4 y 6 millones de toneladas. La caña de azúcar y la remolacha azucarera tienen cada año un gran exceso de capacidad de producción debido a las malas ventas de azúcar. En 2003, la capacidad de producción se redujo artificialmente en 5 millones de toneladas. Las patatas y las batatas se pueden cultivar en tierra firme y existe un gran potencial para aumentar la producción. Si la cosecha de cereales es buena, se pueden utilizar como alcohol granos añejos de trigo y arroz. Los cultivos energéticos como el maíz, las batatas y las patatas pueden convertirse en cultivos alimentarios si las cosechas son malas.
El desarrollo de la agricultura energética tiene una amplia gama de áreas, y no puede lograr ninguna o menor competencia con los alimentos.
En el campo del desarrollo de la agricultura energética, la mayor parte de los residuos de la producción agrícola se utilizan para producir alcohol y biogás, como paja de maíz, paja de arroz, paja de trigo y otras materias primas fibrosas. Desde 65438 hasta 0999, Estados Unidos construyó la primera línea de producción del mundo para producir alcohol a partir de materias primas de celulosa. En la actualidad, nuestro país también ha realizado trabajos de investigación en esta área. El tema de investigación "Producción de alcohol a partir de materias primas de celulosa", realizado por el Centro Experimental del Grupo Empresarial Tianguan en cooperación con la Universidad Tecnológica de Zhengzhou, la Universidad de Tsinghua, la Universidad de Industria Ligera de Wuxi e instituciones de investigación extranjeras, se ha incluido en el Décimo Plan Quinquenal Nacional. . El uso de estiércol de ganado y aves de corral, aguas residuales y desechos de empresas procesadoras de productos agrícolas para desarrollar energía no sólo puede aumentar los ingresos de los agricultores, sino también proporcionar fertilizantes de alta calidad para la producción de alimentos. Es una medida beneficiosa para todos para producir energía limpia y promover alimentos. producción y garantizar la seguridad alimentaria y energética.
(2) Manejar adecuadamente la relación entre el mecanismo de asignación de recursos del mercado y el apoyo estatal.
Como nueva industria que produce energía de biomasa, la agricultura energética enfrenta muchos obstáculos y problemas en el desarrollo orientado al mercado. Para promover el sano desarrollo de la agricultura energética, es absolutamente necesario que el Estado brinde el apoyo necesario. Sin embargo, es imposible formar una gran industria de agricultura energética simplemente contando con el apoyo estatal, sin depender de las fuerzas del mercado y de la participación activa de las empresas. En particular, es necesario atraer capital privado a la agricultura energética para que la agricultura energética pueda tener una mayor vitalidad. Por lo tanto, se recomienda que el gobierno formule políticas para la industria de la agricultura energética y cree un entorno para el desarrollo de la agricultura energética. Las consideraciones iniciales para las políticas de la industria energética y agrícola deben incluir los siguientes aspectos:
1. Establecer estándares de emisión y proporcionar incentivos a las empresas respetuosas con el medio ambiente. Las empresas que reduzcan las emisiones contaminantes pueden ser compensadas y las que superen las emisiones contaminantes deberían ser multadas.
2. Políticas de inversión y financiación. Las empresas de energía de biomasa tienen prioridad para obtener préstamos preferenciales. Se otorgarán descuentos en préstamos a empresas industriales líderes para proyectos de transformación tecnológica que produzcan energía limpia.
3. Política fiscal. Dar incentivos fiscales a las empresas que produzcan energía limpia para compensar los mayores costos de producción.
4. Crear un parque científico y tecnológico de industrialización energética y agrícola, implementar una gestión integrada de la producción, el suministro y la comercialización, y crear un buen entorno de desarrollo.
Referencias
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