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盐城气体8月30日电 美国弗吉尼亚理工大学研究人员利用新模型在玉米秸秆制取氢气方面取得突破,可大大减少生产过程中的碳排放并减少成本。这一成果发表在8月30日的《美国国家科学院院刊》上,可能有助加速价格低廉且低碳排放的氢动力汽车的普及。
该大学农业和生命科学与工程学院生物系统工程系教授珀西瓦尔·张说:“这意味着我们已证明了朝着氢经济,即采用当地生物质资源分布式生产可负担得起的绿色氢气迈出了较重要的一步。”该研究团队已获得资金支持,开展新技术制氢的示范项目。
这项工作是建立在以前生产木糖的研究之上的。而通过丰富简单的葡萄糖产生大量的氢气这仅在理论上可实现。研究人员用遗传算法以及一系列复杂的数学表达式,分析酶促使玉米秸秆分解成氢气和二氧化碳的每一步过程。并证实同时使用两种糖:葡萄糖和木糖,能提高氢气的产量。通常在生物转化中,这两种糖只能按顺序使用,这增加了生产成本。
新研究与其他依靠高浓度糖来制氢的生产方法不同,采用了废弃的生物质如玉米苞叶和茎来制氢。这不仅减少了创建初始燃料的费用,也可利用附近植物加工厂的资源作为燃料源,为当地企业创造新的价值。
山西是高碳能源产业结构,也是全国碳排放量高的省份。节能降低碳排放、固碳并转化利用是实现经济转型的重要措施。我省今年提出发展富碳农业,就是要将工业上过剩的二氧化碳用于农业生产。9月下旬,太谷蔬菜种植基地,连片的大棚里挂着一袋袋二氧化碳发生剂。农户赵锡华一边清理着番茄老叶,一边告诉记者,这就是“二氧化碳气肥”,在太阳光的作用下,促进大棚内蔬菜的光合作用和生长发育,提高蔬菜的品质和产量。赵师傅今年共种植了5个大棚,4.5亩大棚番茄,和往年一样在种植番茄时施用了微肥外,今年他还在农技专家的指导下,每个大棚里吊挂了16袋二氧化碳发生剂。施用后效果特别明显,番茄的叶片浓绿,生长健壮,番茄果形均匀,色泽鲜艳,坐果率提高了,畸形果明显减少,产量增加明显。赵师傅说:“我种了20多年蔬菜,今年感觉特别好。”
设施农业是我省主导产业,许多农户意识到发展大棚的重要性,由于温室大棚长期处在封闭或半封闭状态,多数时间缺乏二氧化碳,会严重影响作物的单产水平提高。利用碳酸氢铵与浓硫酸反应对大棚蔬菜进行二氧化碳施肥,是目前的常用办法,不是每位农户都能熟练掌握,操作不当伤害频发。“如果将工业产生的二氧化碳补充到设施中,不仅减少农民伤害,蔬菜产量提高不说,还能帮工业生产节能减排。”山西农业大学园艺学院教授温祥珍说。仅设施农业一项,消耗二氧化碳就十分可观。当下,我省有180万亩温室大棚,按照目前世界上比较先进的温室施二氧化碳标准,1年就可固定二氧化碳4000万吨。如果全省设施蔬菜在目前基础上增施二氧化碳2—3倍,将吸收二氧化碳1000—1500万吨;把靠焚烧处理的400万吨的秸秆用于食用菌生产,不光能年产200万吨食用菌,还减排二氧化碳670万吨。作为一种廉价的原料,二氧化碳可用于蔬菜、瓜果、粮食的贮藏,用固态二氧化碳施行人工降雨,能有效解决久旱无雨,庄稼失收的问题。
富碳农业带来的增产能使整个种植业获益。种植业的兴盛进而能保证饲料的充足供应,使得畜牧业的产量可以得到有效提升,其他农副产品的生产也会受到进一步推动,而不能作为食物的干物质则可以作为清洁燃料,产业结构两端数字的一增一减间实现了低碳发展的大轨迹,我省现代农业还有望形成 “植物—动物—菌物”三足鼎立的 “三维农业”格局。
“6+1”架构突破技术瓶颈
温祥珍常年奔走在田间,他发现,近年来,我省温室大棚发展迅猛,在这些温室中,并不乏见实施二氧化碳气肥并取得丰产的实例。然而,许多温室都会遇到由于控温要求而消耗大量能量,难长期保留高浓度的二氧化碳气氛,所产生的高成本已经成为进一步发展的障碍。
如何有效实施富碳农业,保证有稳定可靠的碳源和降低使用成本,省内一些农业专家也开始在实践中进行艰难的探索。山西农业大学率先进入国家微藻固碳、农业土壤碳汇工程研究,针对二氧化碳高效“气体肥料”开发、富碳条件下设施生产消减二氧化碳、光伏食用菌生产等技术难题展开积极攻关。省科技厅农业处处长韩忻彦告诉记者,我省围绕富碳农业发展方向,针对我省富碳农业存在的关键性技术需求,设计了富碳农业产业链、技术需求及市场需求,技术攻关路径创新链,制订出富碳农业产业创新链,部署设计了“6+1”的架构。具体讲,“6”是指设施蔬菜富碳、微藻燃油高效固碳、土壤高效固碳、困难立地设施富碳和林果草高效固碳等6个产业创新链;“1”是指一个监测评估服务系统,形成“一院二工厂N基地”格局:即建立山西省富碳农业研究院,建设两座现代化的富碳农业实验示范工厂,在全省不同生态区建立N个富碳农业试验示范基地。研究院负责研发一批关键技术和产品,孵化、培育一批科技型龙头企业。富碳农业工厂运用太阳能、风能、气肥、温控、新种子、无菌车间等技术条件,构建完整的富碳农业循环产业链,获得品种多样的富碳农业果实、花卉和种子等。全省不同生态区建立N个富碳农业试验示范基地,进行不同类型富碳农业试验示范,包括工矿废弃地、盐碱沙荒地、沟坡坎地等困难立地及农林草复合生态系统。