超级芦竹成就超级梦想

在目前的可再生能源中,超级芦竹作为一种零碳能源植物最接近化石能源,不仅能替代燃煤,还能通过生物发酵、热转化等技术生产氢气、天然气等能源。

芦竹原产中国,为无性繁殖,曾传播到地中海,后被引入加利福利亚,用作屋顶材料。经过我国科学家对近十年来收集的600多份国内外野生芦竹种质资源的筛选、基因改良、驯化,已培育出多种多倍体超级芦竹新品种。超级芦竹产量高,在我国南北方种植,每亩每年产生的干生物量达3~10吨,是芦苇的6~20倍、桉树的3~10倍。一次种植,连续收获15-20年。属固氮植物,管理成本低,可机械化作业。在北纬42°C以南、降水量500mm以上、零下20°C以上、含盐量15‰以下的盐碱地、滩涂地、沼泽地、沙荒地、贫瘠土地及废矿区等均可种植,可形成多个万亿级下游支柱产业。

能源植物是指通过光合作用把二氧化碳和水直接转化成含氧的碳氢化合物并产生高生物量的植物。目前,国际公认的碳中和四大可行性技术路径为能源转型、碳捕捉与利用、植物碳汇、低碳生活,其中前三个都与能源植物密切相关。芦竹是无性繁殖植物,通过技术加工后能逐步替代煤炭、石油、天然气及其下游产品。

一是煤炭替代产业。超级芦竹热值为4,200~4,600大卡,可直接替代动力煤。一个县种植20万亩超级芦竹,相当于建了一座年产45万~150万吨的绿色煤矿。不仅可为农户增加收入,还可为火电、化工、冶金、建材、工业及民用供热等企业替代煤炭,降低成本并实现减排。据专家测算,种植6亿亩超级芦竹,可替代我国全部22亿吨发电用煤,减少二氧化碳排放40亿吨,形成年产值2.5万亿元的支柱产业。

二是石油、天然气替代产业。一吨干基超级芦竹可生产0.44吨甲醇或300立方米天然气。种植2亿亩超级芦竹,每年可生产3,000亿立方米天然气,可保障我国全年的天然气供应量;种植3亿亩超级芦竹,可替代我国全部的进口石油 5.1亿吨。超级芦竹还可生产乙醇、液氨、乙二醇、烯烃、芳烃等高端化学品。种植3亿亩超级芦竹,可满足我国每年10多万亿元下游化工产品的原料需求。

三是绿色氢能产业。氢能是21世纪的终极能源。我国用超级芦竹热解制氢的工业路线已经打通。每吨干基超级芦竹可产氢1,100立方米,每立方米成本低于0.8元,只有电解水制氢成本的1/3。目前我国全年氢气消耗量3,000万吨,种植1亿亩超级芦竹,可年产绿氢5,000万吨。

四是航空煤油、航天煤油产业。超级芦竹可生产航空煤油、航天煤油,种植8,000万亩超级芦竹可满足我国每年全部3,700万吨航空煤油用量,实现我国航空业零排放、负碳,避免我国航空业即将面临的海外碳税。

五是炭基土壤修复剂及炭基肥产业。超级芦竹对土壤中的汞、镍、铬、铅、砷等重金属和氯化钠及卤化物有很强的吸收功能,生长过程就可修复改良土地;同时超级芦竹通过绝氧热解生产高端能源及高端化学品后的副产品——生物炭,可用来大规模生产炭基肥,修复板结、酸化、荒漠化、石漠化、盐碱化、重金属污染土地。我国每年化肥施用量7,500万吨,60%以上的耕地碳含量小于1.5%。“生物炭几乎可以解决土壤中的所有问题”(全球学术界的共识),可提高粮食、作物的产量、质量、安全性,并逐步实现耕地永续利用和优化。据专业机构实测,施用炭基肥,可提高作物产量15%~30%,减少20%~30%氮素用量。山东枣庄山亭区鸿连果蔬种植专业合作社,施用炭基肥种植17亩土豆,增产60%。

六是制浆造纸产业。我国是全球最大的纸浆进口国,年进口3,000万吨,占全球纸浆产量的16%。超级芦竹茎、叶均可制浆,得率高,白度好。种植3,000万亩超级芦竹,可产纸浆1亿吨,形成负碳造纸产业。

七是人造板产业。我国60%的木材靠进口,是全球第一大人造板生产国,年产人造板3.25亿立方米。种植5,000万亩超级芦竹,可提供1.5亿~5亿吨原材料,可大量减少木材进口,形成负碳人造板产业。

八是青储饲料产业。超级芦竹生长初期粗蛋白含量15%~19%、纤维素含量33%,为优质饲料,新鲜芦竹每年可收割2~3次,每亩每年产量10~25吨。种植2,000万亩超级芦竹,可生产2亿吨青储饲料,对维护我国饲料安全、食肉安全意义也十分重大。

九是碳汇产业。我国每年排放二氧化碳103亿吨。超级芦竹吸收二氧化碳功能强,在我国黄河以南每亩每年吸收8吨~17吨二氧化碳。种植6亿亩超级芦竹可吸收48亿~102亿吨二氧化碳,可形成巨额碳汇资产。据专家评估,我国要实现碳中和,未来需要投资130万亿元,用超级芦竹实现碳中和仅需10万~15万亿元,每年可实现经济效益达2万~3万亿元,节省的110多万亿元投资可用于其它高新技术产业。

发展超级芦竹将会引领能源革命、绿色革命,可以为我国高值化利用十几亿吨农林生物质,为脱贫地区乃至全中国农村培育战略性新兴产业、实现从传统农业向现代生物产业的跨越式发展提供了战略途径和历史机遇。我国有林地43亿亩、草地40亿亩、盐碱地15亿亩、湿地8亿亩、园地3亿亩,支持脱贫地区和国家乡村振兴重点帮扶县发展超级芦竹,易推行、市场大、效益高,既可形成可持续的支柱产业,实现由农户脱贫到乡村振兴的跨越式发展,又可为国家能源安全、粮食安全、构建新发展格局、实现双碳目标作出突出贡献。

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