科技專(zhuān)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(shí)踐“富碳農(nóng)業(yè)”的發(fā)展方式，對(duì)于系統(tǒng)解決我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境發(fā)展面臨的若干綜合性問(wèn)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(lèi)生活。秸稈等其他干物質(zhì)，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(yíng)養(yǎng)液水進(jìn)行栽培，完全不用土壤甚至基質(zhì)，可以有效抑制害蟲(chóng)和病原微生物的侵入，在不使用農(nóng)藥的前提下實(shí)現(xiàn)無(wú)污染生產(chǎn)，形成一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)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(lái)的被動(dòng)減排、限制轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)疏導(dǎo)、利用，建設(shè)高效率、高科技的勞動(dòng)密集型農(nóng)業(yè)工廠；激勵(lì)當(dāng)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(jì)動(dòng)力；構(gòu)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(shí)現(xiàn)低碳工業(yè)與“富碳農(nóng)業(yè)”的互補(bǔ)成長(zhǎng)。
2.“富碳農(nóng)業(yè)”產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)基本經(jīng)濟(jì)模型
對(duì)于工業(yè)企業(yè)而言，捕獲二氧化碳的成本將被向下游銷(xiāo)售二氧化碳的收入抵消，隨著下游二氧化碳市場(chǎng)需求量的上升，逐漸積累“碳循環(huán)利潤(rùn)”。這與德國(guó)處理垃圾的經(jīng)濟(jì)思維是一致的。對(duì)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(jìn)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(dòng)技術(shù)需要成建制的技術(shù)推廣組織?？梢越梃b發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，由非盈利組織深入到鄉(xiāng)村，腳踏實(shí)地地給村民提供教育和培訓(xùn)，一方面可以直接提升農(nóng)村勞動(dòng)者的知識(shí)和技能，另一方面則幫助科研機(jī)構(gòu)獲得一線(xiàn)的數(shù)據(jù)、案例和經(jīng)費(fèi)，進(jìn)一步推進(jìn)科技創(chuàng)新。
“富碳農(nóng)業(yè)”的實(shí)踐和探索
日本曾經(jīng)建設(shè)過(guò)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(zhǎng)。雖然其結(jié)構(gòu)與“半埋式農(nóng)業(yè)車(chē)間”有相似之處，但其“最佳的生長(zhǎng)條件”需要額外的能源和物質(zhì)供給，因此極其昂貴，缺乏經(jīng)濟(jì)可行性。而“富碳農(nóng)業(yè)”理念的創(chuàng)新之處在于，這些生長(zhǎng)條件全部取自當(dāng)前的工業(yè)排放以及可再生能源(太陽(yáng)能、風(fēng)能等)，農(nóng)業(yè)工廠可以建設(shè)在毫無(wú)地力的鹽堿地甚至暗無(wú)天日的廢棄礦井中。利用當(dāng)今國(guó)內(nèi)外科學(xué)技術(shù)成果，將太陽(yáng)能、碳捕集、農(nóng)業(yè)工廠三個(gè)領(lǐng)域結(jié)合起來(lái)的“富碳農(nóng)業(yè)”產(chǎn)業(yè)在技術(shù)上可行，以其作為經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)綜合性問(wèn)題的系統(tǒng)化解決之道，則需要國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的配合。
中國(guó)農(nóng)科院從上世紀(jì)七十年代便開(kāi)始了“植物工廠”的相關(guān)研究和實(shí)踐，論證通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)作物生育過(guò)程中的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境要素進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)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(guó)外和國(guó)內(nèi)全面展開(kāi)。以碳排放的大省——山西為例，有研究認(rèn)為，僅富碳設(shè)施農(nóng)業(yè)一項(xiàng)，CO2減排量就十分可觀：以山西180萬(wàn)畝溫室大棚為例，按照目前世界上比較先進(jìn)的溫室施放CO235kg/m2計(jì)，1年就可固定CO2420億公斤，這相當(dāng)于山西全省的碳減排任務(wù)，如果全省的設(shè)施蔬菜在目前基礎(chǔ)上增施CO22—3倍，可吸收CO21000—1500萬(wàn)噸；另外，全省年產(chǎn)秸稈1900多萬(wàn)噸，利用露天焚燒的400萬(wàn)噸秸稈用于食用菌生產(chǎn)，可減排CO2670萬(wàn)噸﹔光伏食用菌大棚1萬(wàn)畝每年發(fā)電可達(dá)3億度，節(jié)約標(biāo)煤120萬(wàn)噸，折合減排CO2300萬(wàn)噸，效益約2億元；增施CO2后，設(shè)施蔬菜產(chǎn)量可以大幅度增產(chǎn)，僅此一項(xiàng)全省可以增產(chǎn)增收上千億元。同時(shí)，在“富碳農(nóng)業(yè)”促進(jìn)可再生能源的利用上，山西開(kāi)展利用能源微藻轉(zhuǎn)化CO2生產(chǎn)清潔燃油，開(kāi)展工廠化微藻養(yǎng)殖、高效吸收CO2和生產(chǎn)清潔燃油的關(guān)鍵技術(shù)工藝和配套裝備研發(fā)，年產(chǎn)170萬(wàn)噸微藻燃油及副產(chǎn)品，年產(chǎn)值達(dá)180億，形成具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的新型微藻燃油產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。
我國(guó)已經(jīng)有萬(wàn)噸級(jí)燃煤電廠二氧化碳捕集裝置投入運(yùn)轉(zhuǎn)。來(lái)自電廠石灰石濕法脫硫系統(tǒng)(FGD)脫硫處理后的煙氣進(jìn)行再脫硫處理，通過(guò)有機(jī)胺吸收溶劑溶液與煙氣中的二氧化碳反應(yīng)，最終得到純度達(dá)99.5%的液體二氧化碳產(chǎn)品，并可隨時(shí)轉(zhuǎn)化成固體、氣體等其他產(chǎn)品形態(tài)，滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同需求。工業(yè)碳捕集系統(tǒng)的成功實(shí)施不但驗(yàn)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(jià)值不菲的商品，翻開(kāi)了生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的全新篇章。
我國(guó)發(fā)展“富碳農(nóng)業(yè)”優(yōu)勢(shì)獨(dú)特
在發(fā)展“富碳農(nóng)業(yè)”方面，我國(guó)擁有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。中國(guó)的人口、資源壓力是西方市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家所未曾遇到的。富碳農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)所依賴(lài)的太陽(yáng)能、碳捕集、農(nóng)業(yè)工廠綜合技術(shù)近年在我國(guó)取得了重大進(jìn)展，尤其是高效太陽(yáng)光能、熱能和電能的綜合開(kāi)發(fā)利用取得了世界領(lǐng)先的成果。發(fā)達(dá)國(guó)家如美、英、德、法的歷史不盡相同，但它們?cè)缫言诒臼兰o(jì)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(chǎng)供給充足，價(jià)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(dòng)力并阻礙了成果的綜合運(yùn)用。同樣是基于以上原因，發(fā)達(dá)國(guó)家才會(huì)將注意力集中在其他解決辦法上，如碳捕集與封存技術(shù)(CCS)等。
發(fā)展“富碳農(nóng)業(yè)”，可以促進(jìn)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(jī)農(nóng)業(yè)、精品農(nóng)業(yè)、資源農(nóng)業(yè)，充分挖掘我國(guó)農(nóng)耕文明的精髓，為探索中國(guó)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(huì)環(huán)境中提供有力保障。
