科技專論
“富碳農(nóng)業(yè)”是一種全新的農(nóng)業(yè)理念和模式，即“將工業(yè)生產(chǎn)的、巨量的、大自然已不能自然消納的二氧化碳用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)”。探索和實踐“富碳農(nóng)業(yè)”的發(fā)展方式，對于系統(tǒng)解決我國經(jīng)濟、社會與環(huán)境發(fā)展面臨的若干綜合性問題具有重要意義。
什么是“富碳農(nóng)業(yè)”
“富碳農(nóng)業(yè)”是指：在人工密閉環(huán)境中，利用光、氣、溫、水、肥、種等最佳條件組合，創(chuàng)造高效率的光合作用環(huán)境，將二氧化碳作為氣肥大量地使用，生產(chǎn)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(yè)生產(chǎn)。此外，“富碳農(nóng)業(yè)”生產(chǎn)出的糧食、蔬菜、水果只利用人工光源和營養(yǎng)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(nóng)藥的前提下實現(xiàn)無污染生產(chǎn)，形成一個新興產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。
1.“富碳農(nóng)業(yè)”的產(chǎn)業(yè)組織模式
將工業(yè)排放由原來的被動減排、限制轉變?yōu)橹鲃邮鑼?、利用，建設高效率、高科技的勞動密集型農(nóng)業(yè)工廠；激勵當前工業(yè)排放氣體的處理、再利用，變成新的能源與資源后，將企業(yè)減排的壓力化為經(jīng)濟動力；構建完整的碳循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，減輕大氣污染和水資源短缺等資源環(huán)境壓力，實現(xiàn)低碳工業(yè)與“富碳農(nóng)業(yè)”的互補成長。
2.“富碳農(nóng)業(yè)”產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)基本經(jīng)濟模型
對于工業(yè)企業(yè)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(huán)利潤”。這與德國處理垃圾的經(jīng)濟思維是一致的。對于下游的“富碳農(nóng)業(yè)”工廠而言，“富碳農(nóng)業(yè)”產(chǎn)業(yè)不僅可以使農(nóng)業(yè)大幅增產(chǎn)，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(tài)環(huán)境。
3.“富碳農(nóng)業(yè)”的推廣路徑
推廣“富碳農(nóng)業(yè)”工廠的勞動技術需要成建制的技術推廣組織。可以借鑒發(fā)達國家的經(jīng)驗，由非盈利組織深入到鄉(xiāng)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(nóng)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(shù)據(jù)、案例和經(jīng)費，進一步推進科技創(chuàng)新。
“富碳農(nóng)業(yè)”的實踐和探索
日本曾經(jīng)建設過一種“植物工廠”，在密閉空間內(nèi)給植物提供所謂最佳的條件生長。雖然其結構與“半埋式農(nóng)業(yè)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(jīng)濟可行性。而“富碳農(nóng)業(yè)”理念的創(chuàng)新之處在于，這些生長條件全部取自當前的工業(yè)排放以及可再生能源(太陽能、風能等)，農(nóng)業(yè)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(nèi)外科學技術成果，將太陽能、碳捕集、農(nóng)業(yè)工廠三個領域結合起來的“富碳農(nóng)業(yè)”產(chǎn)業(yè)在技術上可行，以其作為經(jīng)濟、環(huán)境和社會綜合性問題的系統(tǒng)化解決之道，則需要國家產(chǎn)業(yè)政策的配合。
中國農(nóng)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(yǎng)液等環(huán)境要素進行自動控制，實現(xiàn)不受或很少受自然條件制約的省力型生產(chǎn)方式。“植物工廠”模式的推廣和普及已在國外和國內(nèi)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(nóng)業(yè)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(chǎn)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(chǎn)，可減排CO2670萬噸﹔光伏食用菌大棚1萬畝每年發(fā)電可達3億度，節(jié)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(chǎn)量可以大幅度增產(chǎn)，僅此一項全省可以增產(chǎn)增收上千億元。同時，在“富碳農(nóng)業(yè)”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(chǎn)清潔燃油，開展工廠化微藻養(yǎng)殖、高效吸收CO2和生產(chǎn)清潔燃油的關鍵技術工藝和配套裝備研發(fā)，年產(chǎn)170萬噸微藻燃油及副產(chǎn)品，年產(chǎn)值達180億，形成具有市場競爭力的新型微藻燃油產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。
我國已經(jīng)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(tǒng)(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(chǎn)品，并可隨時轉化成固體、氣體等其他產(chǎn)品形態(tài)，滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的不同需求。工業(yè)碳捕集系統(tǒng)的成功實施不但驗證了“富碳農(nóng)業(yè)”中碳捕集環(huán)節(jié)的有效性和低成本，更完成了“富碳農(nóng)業(yè)”產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的環(huán)節(jié)——二氧化碳的系列商品化。自此，二氧化碳正式從工業(yè)廢氣變成了價值不菲的商品，翻開了生態(tài)保護和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的全新篇章。
我國發(fā)展“富碳農(nóng)業(yè)”優(yōu)勢獨特
在發(fā)展“富碳農(nóng)業(yè)”方面，我國擁有獨特優(yōu)勢。中國的人口、資源壓力是西方市場經(jīng)濟發(fā)達國家所未曾遇到的。富碳農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)所依賴的太陽能、碳捕集、農(nóng)業(yè)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(fā)利用取得了世界領先的成果。發(fā)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(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，大規(guī)模生產(chǎn)使得農(nóng)產(chǎn)品市場供給充足，價格低廉。各糧食巨頭間的產(chǎn)業(yè)格局已經(jīng)穩(wěn)定，在某種程度上降低了科技創(chuàng)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(fā)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(fā)展“富碳農(nóng)業(yè)”，可以促進我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)乃至整個國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，支持各地區(qū)因地制宜地探索和發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)、有機農(nóng)業(yè)、精品農(nóng)業(yè)、資源農(nóng)業(yè)，充分挖掘我國農(nóng)耕文明的精髓，為探索中國特色的農(nóng)業(yè)現(xiàn)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(tài)和社會環(huán)境中提供有力保障。
