有機(jī)肥與化肥的生產(chǎn)能耗、投入成本和環(huán)境效益比較分析
摘要:針對目前國內(nèi)肥料生產(chǎn)和施用現(xiàn)狀,分別從能耗、成本和污染物排放等三個方面對有機(jī)肥和化肥進(jìn)行比較分析。化肥生產(chǎn)呈現(xiàn)高能耗和高污染排放,而有機(jī)肥則表現(xiàn)為低能耗、無污染的特點,同時還可消納廢棄物,減輕污染負(fù)荷。從投入成本上分析,化肥相對于有機(jī)肥具有一定優(yōu)勢,其單位面積和折純養(yǎng)分投入分別是有機(jī)肥的53%和 26%。有機(jī)肥相對于化肥,其污染物排放負(fù)荷很低。從節(jié)能減排和降低投入的角度,提出支持基于廢棄物資源化的有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
利用有機(jī)廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥是一條充分利用廢棄物養(yǎng)分和價值的資源化途徑,并在一定程度上減輕了因廢棄物棄置排放造成的環(huán)境污染壓力,在當(dāng)今全社會重視和倡導(dǎo)節(jié)能減排的大環(huán)境下,充分利用有機(jī)廢棄物發(fā)展有機(jī)肥體現(xiàn)了未來肥料行業(yè)的必然趨勢。但國內(nèi)肥料行業(yè)的現(xiàn)狀是化肥生產(chǎn)與消費規(guī)模較大,有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢,與化肥相比仍處在邊緣位置。 這種局面的出現(xiàn)除了與國情和肥料行業(yè)現(xiàn)狀有關(guān)之外,與目前國內(nèi)有機(jī)肥規(guī);б孑^低和運施不便等因素也有一定關(guān)系。首先,有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)值和利潤均低于化肥;噬a(chǎn)企業(yè)作為當(dāng)?shù)氐睦惔髴,在地方政府更受到重視,因此在政策配套上獲得支持力度更大,如電價優(yōu)惠、增值稅優(yōu)惠和運輸優(yōu)惠。同時,我國農(nóng)業(yè)施肥結(jié)構(gòu)以化肥為主,也直接限制了有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。據(jù)2007 年的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明, 目前國內(nèi)從事化肥(包括氮肥、磷肥、鉀肥和復(fù)合肥)生產(chǎn)的企業(yè)累計1900家,而同期運行的有機(jī)肥企業(yè)只有180家;化肥當(dāng)年的銷售收入額達(dá)到3600億元[1] ,而有機(jī)肥只有60億元左右[2] 。目前業(yè)內(nèi)已逐步認(rèn)識到化肥與有機(jī)肥合理配施,才能達(dá)到培肥地力,保持土地產(chǎn)出和養(yǎng)分需求的平衡與持續(xù)發(fā)展。但現(xiàn)實肥料生產(chǎn)情況是,有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)不夠完善和規(guī)范,低水平生產(chǎn)企業(yè)比重較大,導(dǎo)致絕大部分有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模偏小、產(chǎn)能嚴(yán)重偏低,缺少規(guī)模效益而難以盈利,因此現(xiàn)階段有機(jī)肥行業(yè)水平與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展要求相去甚遠(yuǎn)。
化肥與有機(jī)肥在能耗、投入和環(huán)境方面的效應(yīng)比較報道較少,這也是造成目前缺乏對化肥與有機(jī)肥全面而客觀認(rèn)識的原因所在,本研究以污泥堆肥制有機(jī)肥和尿素生產(chǎn)為模式案例,對化肥與有機(jī)肥的綜合效應(yīng)進(jìn)行全面比較分析,以期為深入了解化肥與有機(jī)肥的能耗、成本與環(huán)境效應(yīng)的真實差異提供參考依據(jù)。 1 化肥與有機(jī)肥的化石能源消耗比較 化肥產(chǎn)業(yè)是典型的高耗能產(chǎn)業(yè),特別是氮肥,其所需的原料和燃料均嚴(yán)重依賴包括煤、天然氣和石油在內(nèi)的各種化石能源。以氮肥主要品種——尿素為例,其能源組成的 60%來源于煤炭,25%來源于天然氣,其余 15%來源于重油[3] 。每噸煤基尿素的耗煤系數(shù)為 1.55 t,耗電系數(shù)達(dá)到 1030 kW⋅h;氣基尿素噸消耗天然氣達(dá)到 1000 m3 ,耗電系數(shù)比煤基略低,但也達(dá)到 900 kW⋅h;而油基尿素噸消耗重油約為 0.8 t,耗電系數(shù)為 600 kW⋅h。從單位質(zhì)量(g) 折純養(yǎng)分所消耗的化石能源來看(表 2), 每克化肥養(yǎng)分所消耗的煤為 3.44 g,天然氣 2220 cm3 ,油 1.78 g,電 0.001 8 kW⋅h。從以上數(shù)據(jù)不難看出,生產(chǎn)化肥所需化石能源投入和能耗系數(shù)均較高。 相比較而言,有機(jī)肥生產(chǎn)的原料主要來自于城市污泥等生物質(zhì)類型廢棄物,不存在大量化石原料投入問題,而生產(chǎn)過程消耗的油、電能耗很低,如采用自動控制好氧發(fā)酵堆肥技術(shù),利用城市污泥等廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥涉及的作業(yè)機(jī)械只有混料機(jī)、勻翻機(jī)和風(fēng)機(jī)等設(shè)備。如表 1所示,生產(chǎn)每噸有機(jī)肥消耗的柴油僅為 2.5 L、耗電 155 kW⋅h,與化肥相比,其油和電的能耗只為單位化肥能耗的 3%和 18%。但從折純養(yǎng)分消耗系數(shù)分析(表 2),有機(jī)肥在油電消耗上甚至略高于化肥,這主要是有機(jī)肥養(yǎng)分含量較低所致,而化肥盡管能耗系數(shù)較高。
基金項目:國家科技支撐計劃項目(2007BAD87B01);國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863)項目(2008AA062402) 作者簡介:劉洪濤(1978年生), 男, 助理研究員,博士,主要從事廢棄物資源化技術(shù)產(chǎn)業(yè)政策研究。E-mail: liuht@igsnrr.ac.cn 收稿日期:2010-06-22
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