碳能源的再次利用 开启生态农业新纪元
【彭氏“碳汇农业”人类健康使者】
——二氧化碳吸附剂在生态农业生产中的应用研究
作者 彭功明 彭立宏 彭立战 彭立彬
项目所属科学技术领域
“二氧化碳吸附剂(碳汇宝)技术”,既属于“03.新材料”(微藻)中的特定功能材料;“04.能源技术”中的太阳能利用技术;也有“02.生物技术”中的酶工程。
摘要
我国是个拥有13亿人口的农业大国,在轰轰烈烈的工业化革命中,“碳能源”的第一次应用,人们获得了前所未有的繁荣和昌盛。在繁荣昌盛的背后,我们必须知道,我们获得的繁荣与昌盛,大多都是以资源的开发换取的。到2013年,我国碳能源消费总量为37.5亿吨标煤,占世界的22%,而我国的国民生产总值仅占世界的11.5%,大量的“碳能源”被排放在空气中,成了空气污染、水体污染、土壤污染、食品安全治理的顽疾。
“碳能源”不能再生,只有重复利用。变废的“碳能源”,通过二氧化碳吸附剂(碳汇宝)在农业生产中的再次利用,无疑是一个变废为宝的研究课题。不但可以使农业持续更高产,而且解决了农产品中的亚硝酸盐和各种有害重金属的高残留。从而回归大自然生态系统,解决了农业生产中造成的“面源污染和食品安全”,直接或间接地解决了“水体污染”和“空气污染(化肥中的氨元素是造成雾霾颗粒pm10 pm2.5的元凶)”。
一.技术研发背景
1.1立项背景
我国建国初期的50~60年代,农家有机粪肥在农业生产中发挥了巨大的推动作用。当时在全国广大农村普遍掀起了“有机堆肥”运动:除人、畜粪便的有机肥料外,家家户户挖土坑,集垃圾、铲草皮、割青草,进行了大量的有机堆肥热潮。
上世纪六十年代末、七十年代初我国开始出现化学肥料。人们认识到化学肥料简便、易行、节省了大量的人力物力,而且效果非常显著,由此,产生了农业肥料领域的第二次变革,人们由期初的单一施用氮肥、到氮、磷并用,再发展到氮、磷、钾相互补充使用,再到后来的少量进口复合肥以及九十年代后国产复合肥小面积施用。
自从植物《矿质营养学说》创立100多年来,欧美国家率先生产使用了化学肥料,一直到20世纪60年代,化学肥料才在我国开始使用,真正大面积、大量使用,是从70-80年代开始的。植物《矿质营养学说》的理论在我国得到发展,创立了《每生产100斤谷物需要8.25公斤纯氮,折合尿素17公斤;有效磷1.75公斤(折合过磷酸钙约17公斤);有效钾3.6公斤(折合硫酸钾肥约9公斤)》等理论,跨入了化学农业的新时代。
在植物《矿质营养学说》的指导下,化学肥料氮磷钾的大量使用,我国的农产品产量大幅度提高,远远超过我国农业四、五、八粮食发展纲要指标,解决了10多亿人民的吃饭问题,特别是改革进入经济发展期后,化学肥料在农业,以及相关畜牧养殖业、水产品养殖业生产中更是大量使用,使我国人民生活迈入小康水平。中国农业生产的粮食、棉花、油菜籽、烟叶、肉类、蛋类、水产品、疏菜、水果等九类农产品,均居世界第一,谷物产量占世界1/4,肉类占1/3,中国农业的发展,对于整个人类来讲,具有深远的影响和意义。
由于矿物质化肥的大量使用,包括欧美在内的发达国家,人类生态环境、人民健康遭到不同程度的破坏(美国上世纪九十年代的炸鱼事件,即可说明美国水体污染的来龙去脉)。
化肥、农药在农业生产中虽有不可磨灭的功绩,但它产生的负面影响也越来越被人们所认识,现已成为社会关注的热点、焦点、难点和重点,其传播距离之远,富集程度之高,污染范围之广,危害之大,损失之重,已经到了催人反思、令人深醒的境地。我们今天所面临的人口、食品、健康、资源、环境等重大问题,无一不与化肥、农药有关。主要表现在:
对大自然的破坏:由于使用化肥、化学农药,省工省力见效快,致使大量的植物残体、动物粪便遭到遗弃,大多堆放在地头、路沟、河边等,通过日晒、降雨分解,最终随雨水流入坑、沟、河、湖、海,造成水体富氮富磷,致使坑、沟、河、湖蓝藻爆发,水体遭到破坏,浮游生物及贝类消失,水产养殖受到威胁,大自然生物链被切断,成了污染治理顽疾。
对广义生态的破坏:化学农药在杀灭有害生物的同时,也杀灭了有益生物,如天敌昆虫、蛙类、鸟类、蜜蜂、家蚕、野生生物等(就连一只一年可捕食1.5万只昆虫,有“庄稼卫士”之称的青蛙大量死亡),各种病、虫、草害抗药性大多提高100倍以上,其中蚜虫的抗药性高达1600倍。
对生态及大气环流的破坏:据权威资料显示,每生产一吨化肥,要排放出两吨以上二氧化碳,我国化肥年产量高达5000万吨以上。光化肥生产,每年要排放出亿万吨二氧化碳,加之工业化、城镇化步伐的加快,发电及汽车尾气的大量增加等,由此加速导致了气候变暖、冰雪消融、海平面升高、地质灾害频发。
对土壤的破坏:由于大量使用化肥,导致土壤板结、活性降低、土壤团粒结构遭到破坏,蓄水蓄气能力降低,通透性差,土壤石漠化加剧,从而导致多种作物根腐病、枯萎病、病毒病等病害大面积发生,成了农业持续增产、高产的瓶颈。
对人体健康的危害:由于化肥、化学农药的长期、大量使用,致使亚硝酸盐及有害金属铅、砷、铬、汞、镉在土壤、农产品中大量残留、超标,让人民的食品安全、生命健康受到极大威胁,造成大量育龄青年的精子、卵子减少,生育能力急剧减退,造成青少年视力、记忆力、体质严重下降,亚健康人群成倍增加,造成各种皮肤类、虚胖类、心理障碍类,以及罕见的各种疾病增多。仅以癌症为例:一九九六年,一年新增癌症160万人;二零一二年,一年新增320万人患癌;二零一三年,一年新增癌症337万人;二零一四年,一年新增各种癌症430多万人;照此发展下去,我国在未来20年,将有30%的人患癌,也就是说将有30的家庭将消失。在众多的癌症患者中,有80%是因长期食用含有超标的亚硝酸盐、铅、砷、镉、汞等有害残留、饮用污染水、吸入污染空气造成的。
对人类未来的破坏:导致癌症低龄化趋势加剧,造成婴幼儿童奇异病症患者数量增多,如脑瘫、先天性心脏病、血液病等像潮水般涌现。
到本世纪初复合肥的大面积使用,化学肥料的大量、中量、微量元素的一起用,同时各种各样的微肥出世和施用、以及各种杀菌剂泛滥成灾;以致今日农业土壤的酸化板结、重金属残留、有机质缺乏、环境污染、农产品带毒的现象日趋严重;人类的健康和生存受到了严重威胁。
解决“空气污染”、“水体污染”、“土壤污染”等难题,无一不与化学农业有关。因此,引起了世界各国的重视和各国科学家们的高度关注。我国政府也提出“加强畜禽粪污、秸秆、农膜等资源化利用和农业面源污染治理,力争到2020年实现化肥和农药使用量零增长,提高农产品质量,为餐桌上的安全提供源头保障。
二.国内外研究co2在农业生产中开发应用现状
在世界范围这个大舞台上,每天都有成千上万的科学家,在为二氧化碳的利用呕心励血,探寻二氧化碳在农业生产中的奥妙及其利用,并得出二氧化碳浓度不超过1000PPM范围内,二氧化碳的浓度越高,植物的光合作用也越强的结论,因此,二氧化碳是最好的气体肥料。
方法名称 | 原理 | 方式 | 优点 | 缺点 |
通风换 气法 | 与大气交换来补充室内CO2亏缺 | 1、强制通风 2、自然通风 | 1、成本低2、易操作 3、应用广泛4、安全、易行 | 1、CO2浓度只能增加到300ppm,而达不到蔬菜所需的CO2最适浓度2、受外界气温限制、冬季使用有困难 |
土壤施 肥法 | 给土壤施入可产生CO2的各种肥料利用其分解出的CO2来持续不断地补充室内CO2 | 增施有机肥法 深施碳铵法 | 成本低、易操作、应用广泛、兼有他用、安全、易行 | 效果缓慢、易产生有害气体、不易控制 |
固体CO2颗粒肥法 | 成本低、方法简单、易行、安全 | 不易控制 | ||
生物生 态法 | 通过室内其它有用生物活动释放CO2来补充蔬菜所需的CO2 | 1、蔬菜与食用菌培养间作2、“种养沼”三位一体 | 多方面利用、安全、简单易行、成本低 | 效果缓慢、不易控制 |
化学反 应法 | 利用酸与碳酸盐的反应生成CO2 | 硫酸碳铵法固体酸碳铵法 | 成本较低、效果明显、气体纯 | 不太安全、操作繁琐 |
电解法 | 电解原理 | 工业式 | 气体纯、气量大、易控制 | 成本昂贵、只适于现代化保护地生产 |
燃烧法 | 通过燃烧反应产生CO2 | 固体燃烧法(如木材、煤、焦等)液体燃烧法(如白煤油等)气体燃烧法(如石油气、天燃气) | 使用方便、易于控制、产气量大、有温度正效应 | 成本偏高 易产生有害气体 |
纯CO2 法 | 纯CO2在室温下蒸发或升化来产生CO2 | 液态(钢瓶装)法、固体CO2(干冰)法 | CO2纯净、施用方便、劳动强度低、气量大 | 成本高、投资大、有显著的温度负效应、运输不便 |
但是,这些方法和产品仅仅限于设施农业体系内,在规模化生产应用中还存在很大的局限性。
三.研究开发试验情况
3.1总体思路
一种二氧化碳吸附剂(碳汇宝)的研制,及其在农业作物生产中的应用,其研发目标是“改变传统农业和现代农业的用肥方式和方法;改变种植业生产靠氮、磷、钾的旧理念;和作物以根长叶、根深才能叶茂的老观念”。【遵循“碳、氢、氧”才是农业种植业生产和作物生长发育成熟的根本原理(《矿质营养学说》终究不能持续发展,能源终有用完的那一天);树立植物“以叶促根”观念(果树环剥、环割技术,果实高产就是用的这一原理);坚定只有生态农业,才能持续发展理念】。并从实践中探索“绿色、低碳、生态、环保”的新思路、新途径,解决化学肥料在种植业和农作物生长中造成的生态环保问题、食品安全问题,为人类社会带来巨大的经济效益、生态效益和健康财富。
《二氧化碳吸附剂》项目,经过彭氏团队、专家十多年的研发、反反复复的实验室实验和大田小面积的实践试验,取得了大量科学数据和依据,几年来在大田种植、设施农业中反复实践对比试验,大量事实证明了《二氧化碳吸附剂(碳汇宝)》,它的科学性、先进性、实用性、增产性、环保性、替代性。
3.2技术方案
3.2.1自然界不可抗拒的“铁规律”
---以太阳能为能源的生物链规律和持续的发展规律:
一切生命都要依靠以绿色植物为主的“自养”生物,利用太阳能合成的生命物质,取得生命可使用的生命资源。吸收空气中的二氧化碳,在阳光照射下合成叶绿素,供植物生长积累,是一个不可逾越的“基本规律”。
农业是地球上最大的生态系统,它不只是为人类提供必需的生存、生活发展资料,而且提供生态环境,是人与自然和谐相处、并可持续的“发展规律”。自然界生态方程
式为:
《土壤营养学》认为:碳、氢、氧是植物有机体的主要组分。碳是构成有机物骨架的基础。碳与氢、氧可形成多种多样的碳水化合物,如木质素、纤维素、半纤维素和果胶质等,这些物质是细胞壁的重要组分,而细胞壁是支撑植物体的骨架,碳水化合物是植物营养的核心物质。大量的研究实验表明碳、氢、氧才是种植业生产和作物生长发育成熟的根本本能。如何利用“碳、氢、氧”元素,合成碳水化合物,为植物提供新的营养元素,是未来农业向“绿色、低碳、生态、环保”的新思路、新途径。
3.2.2二氧化碳吸附剂(碳汇宝)的作用原理
《二氧化碳吸附剂》技术,遵循“以太阳能为能源的生物链规律,确立“植物吸收空气中的二氧化碳,在阳光的照射下制造碳水化合物(叶绿素)供植物生长积累,是生物孕育、生长、成熟的一个不可逾越的基本规律”。利用“空气中的碳、氢、氧为植物生长的三大元素”,吸附“空气中已经有350—380PPM的二氧化碳,富集到作物上达到550PPM以上,提高光合速率,夜间抑制无光呼吸,以此达到不施化肥也能高产的目的(既然二氧化碳是植物的粮食,生长积累靠的三大元素是碳、氢、氧,这在空气中都有,至于氮磷钾和微量元素,作物秸秆里面有,动物粪便中也有,就连土壤中本身就有)。
植物生长三要素“阳光”“空气”“水”,生长过程中需要的三大元素“碳”“氢”“氧”,“碳”是构成植物细胞的骨架,空气中的碳元素可以结合“氢氧”元素供植物生长积累,达到高产(植物生长不是不需要氮、磷、钾,而是不需要那么多)。种子中的营养足以使该植物生根发芽长出叶片,再以叶片吸收二氧化碳,进行光合作用,以叶促根,进行自身积累达到优质高产。
3.2.3基本成份
二氧化碳吸附剂(碳汇宝),不含任何化学矿质元素,也不含添加剂、更不含化学激素;它是由现代自然生物藻类、靠自身携带的全面的生物糖、氨基酸与相关的辅助溶合剂而形成。二氧化碳吸附剂(碳汇宝)的基本成分:微藻20%,酵母糖10%,氨基酸10%,胶体剂1%,活化剂1%,吸水剂2%,吸附剂6%,纯净水50%,为棕黑色水溶液体,易溶于水,具有鞣酸芳香味,对人、畜和自然有益生物,均无毒副作用。
3.2.4基本作用
二氧化碳吸附剂(碳汇宝),吸附空气中二氧化碳于植物绿色茎、叶表面周围,锁定二氧化碳的自由流动并提高含量,增加叶绿素的转化功能,为阳光提供有效的光能利用,从而提高作物的生物学产量和内在质量。
3.3技术方案
根据植物光合作用的规律和原理,结合“二氧化碳(碳能源的再次利用)”在植物生长过程中的作用,找到一种能够将空气中的二氧化碳进行捕捉的微藻材料,靠自身携带的全面的生物糖、氨基酸,以及与之相关的辅助溶合剂,开发出一种“碳汇”液体介质肥料,将液体介质肥料喷施在作物叶茎表面,使空气中的二氧化碳富集在植物叶茎周围供作物吸收利用,使得作物周围的二氧化碳浓度由原来的350-380PPM之间直接提升到550PPM以上,大容量多功能的供作物吸收利用,增强光合作用,促进光合速率,抑制无光呼吸,积累作物生长必需的碳、氢、氧三要素,有效吸收、合成、转化土壤中的氮、磷、钾等有机成份。这在多种农业作物上得以验证。
【敬请参阅《河北林业科技》2014.5&6期.总第198&199期 《“光碳核肥”在葡萄上试验应用效果初报》一文 (第29~32页)】
四.主要技术经济指标
二氧化碳吸附剂(碳汇宝)不含任何化学矿质元素,也不含添加剂、更不含化学激素;它是由现代自然生物藻类、靠自身携带的全面的生物糖、氨基酸与相关的辅助溶合剂而形成。二氧化碳捕集剂(光碳核肥)的基本成分:微藻20%,酵母糖10%,氨基酸10%,胶体剂1%,活化剂1%,吸水剂2%,吸附剂6%,纯净水50%,为棕黑色水溶液体,易溶于水,具有鞣酸芳香味,对人、畜和自然有益生物,均无毒副作用。
利用二氧化碳吸附剂技术生产的产品,各种有害重金属的在产品中的残留指标(见表一):
【表1】
项 目 | 指 标 | |
胱氨酸 g/L ≥ | 1.0 | |
有机质 g/L ≥ | 120 | |
氮+氧化钾(N+K2O)g/L ≥ | 25 | |
铁 g/L ≥ | 0.2 | |
PH值 | 5.0~8.5 | |
水不溶物 g/L ≤ | 3.0 | |
有害元素 | 砷(As)(以元素计), mg/kg ≤ | 1.0 |
镉(Cd)(以元素计), mg/kg ≤ | 1.0 | |
铅(Pb)(以元素计), mg/kg ≤ | 3.0 | |
汞(Hg)(以元素计), mg/kg ≤ | 0.5 | |
铬(Cr)(以元素计), mg/kg ≤ | 3.0 |
利用二氧化碳捕集剂技术生产的农产品,各种有害重金属的在农产品中的残留指标(见下表一)
在农业生产中,各种(部分)农作物和化学农业技术相比,投入产出情况汇总:(见下表二)
五.国内外技术比较
在世界范围这个大舞台上,每天都有成千上万的科学家,在为二氧化碳的利用呕心励血,探寻二氧化碳在农业生产中的奥妙及其利用,并得出二氧化碳浓度不超过1000PPM范围内,二氧化碳的浓度越高,植物的光合作用也越强的结论,因此,二氧化碳是最好的气体肥料。
5.1在国内推广的第一类技术是《二氧化碳发生器》,利用化肥碳氨加入硫酸,在硫酸的作用下生成二氧化碳和氨气。优点是使用方便、成本低,此技术为啥推广不开?一是必须在大棚使用才有效;二是在大棚里种的大多数是果菜类作物,发生器在放出二氧化碳气体的同时,也放出大量的氨气,氨气能使果菜类叶子受害落叶;尽管使用方便、价格低廉,却推广不开。
5.2第二类当数在大棚里开沟,把农作物秸秆、动物粪便、微生物菌掺和在一起,用土封后灌水,然后种植移栽作物,待秸秆、粪便发酵放出二氧化碳。此技术优点是投入成本低,纯生态农业生产;那又为啥推广不开呢?一是投入劳动强度大,二是二氧化碳放出时间集中,无法控制,导致棚内二氧化碳浓度太高,作物受害;尽管技术不错,也很难推广开来。
5.3美国科学家在新泽西州的一家农场里,利用固体(干冰)在设施农业环境下,二氧化碳对不同作物的不同生长期进行了大量的实验研究,他们发现二氧化碳对不同作物的生长旺盛期和成熟期使用,效果最显著。在这两个时期中,如果每周喷洒两次二氧化碳气肥,喷洒4-5次后,蔬菜能增产90%,水稻增产70%,大豆增产60%,高粱甚至可以增产200%。
5.4《二氧化碳吸附剂(碳汇宝)》技术,是直接吸收空气中的二氧化碳,富集到叶茎上供作物吸收利用,获得高产。采用《二氧化碳吸附剂(碳汇宝)》进行农业生产,一是纯生态农业种植;二是投入成本低、产量高;三是使用方便、品质好;最突出的一大优势是去除了农产品中的硝酸盐、亚硝酸盐,各种有害重金属铅、砷、镉、汞的高残留,从而保障了人民的身体健康。
利用微藻及其辅助材料进行“二氧化碳”的吸附、富集,并将其应用到农业生产领域,在国际、国内均属于首创。
六.关键技术与创新点
6.1 新思路:充分认识二氧化碳在作物生长中的作用。
近代农业和现代农业的用肥方式和方法是以“氮、磷、钾”和“微量元素”肥料为核心的植物营养供给方式,也就是以《植物矿质营养学说》为理论基础的“化学农业”的施肥方式。
《土壤营养学》认为:碳、氢、氧是植物有机体的主要组分。碳是构成有机物骨架的基础。碳与氢、氧可形成多种多样的碳水化合物,如木质素、纤维素、半纤维素和果胶质等,这些物质是细胞壁的重要组分,而细胞壁是支撑植物体的骨架,碳水化合物是植物营养的核心物质。大量的研究实验表明碳、氢、氧才是种植业生产和作物生长发育成熟的根本本能。如何利用“碳、氢、氧”元素,合成碳水化合物,为植物提供新的营养元素,是未来农业向“绿色、低碳、生态、环保”的新思路、新途径。
以“二氧化碳营养”为核心的“二氧化碳吸附、富集技术”的发明,突破了目前现有的“现代农业施肥理论”,是现代农业的一种创新思路。
6.2 新策略:近年来,国内外的科研人员已经认识到了“二氧化碳气肥”在农业生产中的重要作用,并且研究出了许多“二氧化碳气肥”的方法、实用技术和产品。
方法名称 | 原理 | 方式 | 优点 | 缺点 |
通风换 气法 | 与大气交换来补充室内CO2亏缺 | 1、强制通风 2、自然通风 | 1、成本低2、易操作 3、应用广泛4、安全、易行 | 1、CO2浓度只能增加到300ppm,而达不到蔬菜所需的CO2最适浓度2、受外界气温限制、冬季使用有困难 |
土壤施 肥法 | 给土壤施入可产生CO2的各种肥料利用其分解出的CO2来持续不断地补充室内CO2 | 增施有机肥法 深施碳铵法 | 成本低、易操作、应用广泛、兼有他用、安全、易行 | 效果缓慢、易产生有害气体、不易控制 |
固体CO2颗粒肥法 | 成本低、方法简单、易行、安全 | 不易控制 | ||
生物生 态法 | 通过室内其它有用生物活动释放CO2来补充蔬菜所需的CO2 | 1、蔬菜与食用菌培养间作2、“种养沼”三位一体 | 多方面利用、安全、简单易行、成本低 | 效果缓慢、不易控制 |
化学反 应法 | 利用酸与碳酸盐的反应生成CO2 | 硫酸碳铵法固体酸碳铵法 | 成本较低、效果明显、气体纯 | 不太安全、操作繁琐 |
电解法 | 电解原理 | 工业式 | 气体纯、气量大、易控制 | 成本昂贵、只适于现代化保护地生产 |
燃烧法 | 通过燃烧反应产生CO2 | 固体燃烧法(如木材、煤、焦等)液体燃烧法(如白煤油等)气体燃烧法(如石油气、天燃气) | 使用方便、易于控制、产气量大、有温度正效应 | 成本偏高 易产生有害气体 |
纯CO2法 | 纯CO2在室温下蒸发或升化来产生CO2 | 液态(钢瓶装)法、固体CO2(干冰)法 | CO2纯净、施用方便、劳动强度低、气量大 | 成本高、投资大、有显著的温度负效应、运输不便 |
但是,这些方法和产品仅仅限于设施农业体系内,在规模化生产应用中还存在很大的局限性。
将传统的“二氧化碳气肥”的使用方式由“供应”转变为从“空气中吸附”,是一种策略性的转变。
6.3 新方法:随着社会经济和工业化的迅猛发展,化石燃料的过度使用,全球CO2排放量与日俱增,温室效应日趋严重,CO2的大量排放已经成为全球温室效应的主要原因。全球各国依据现行CO2减排技术的特性提出了三大减排方法:物理法、化学法和生物法。其中,CO2的生物固定法是指以二氧化碳为碳源,由光合作用,将二氧化碳变成碳水化合物,放出氧气。能利用该法进行固碳的主要是植物、光合细菌以及藻类。微藻不但具有光合速率高、繁殖快、环境适应性强、处理效率高等特点,同时固碳后产生大量的有较高利用价值的藻体,具有高的工业化应用潜力。故微藻固定CO2有望成为一种具有较高经济价值的固定方法。从可持续发展的角度来看,生物CO2固定技术,尤其是微藻固定CO2技术,更具环保、经济独特优势,为解决能源、环境问题提供了一条全新而有效的固碳模式。
全球第一个将微藻固定CO2的技术和方法(工业、能源、食品领域)应用到农业领域是一项创新的方法。
6.4 特色
6.4.1 鲜明的生物学与物理学的交叉特色:微藻固定(吸附.富集)CO2规模化应用,涉及多个学科,尤其是与生物技术相关的工程类学科;本项目通过生物化学、分子生物学、物理学、化学工程等基础学科领域的交叉,对微藻固定CO2生产过程中所涉及的生命工程、工程科学,以及系统科学进行理解与深化,解决微藻固定CO2的量化,与转化过程中的关键基础科学问题,可加速微藻捕捉 CO2技术和新产品开发的产业化进程。
6.4.2 基础研究、应用基础研究与技术应用密切结合的特色:微藻是一类低等植物,通过对其生命过程的解析,从功能基因与蛋白、网络、调控、适应等不同的角度进行研究,将促进对微藻生命过程的理解、认识与应用;以微藻及其辅助材料加工后,形成的包括液体肥料在内的系列产品为研究对象,并针对不同的作物中的使用剂量和方法进行研究,将更直接地将科学知识转化为应用技术,项目本身的知识产出,将直接贡献给设施农业、大田农作物等的生产;此外,通过本项目所产生新的科学思想、技术平台和产品体系,将直接贡献给生态农业产业化技术的系统开发研究。
6.5 成果科技创新程度
6.5.1. 2013年1月15日“二氧化碳捕集技术在农业生产中的应用”在由科技部、国防科工委、国家统计局、农业部、环保部等部委组成的国家科技成果认证会上,顺利地通过了专业评审委员会的评审。评审证书:国家科技成果证号CS鉴字(2013)101号。该项目被科技部评定为:“属国内外首创,达到国际先进水平”。应用这项技术开发的产品(光碳核肥)的问世标志着世界上诞生了第一例完全替代化肥和减少化学农药使用的国家新型清洁肥料。
6.5.2. 2013年5月20日,国家农业部正式为光碳核肥颁发了肥料登记证书{农肥(2013)临字6814号},现在已经成为正式证号。
6.5.3.2013年7月国家专利局正式为光碳核肥颁发了国家创新实用型发明专利证书{专利号“201210024006.3}。
6.5.4.普通的二氧化碳气肥需要相对的密闭空间,而本项技术成果既可以在设施农业温室内应用,又可以在大田里应用。
6.6 创新点
6.6.1遵循自然界“一切生物都要依靠以太阳能为能源的生物链规律”,提出《生态农业理论》以叶促根,只有叶茂才能根深。空气中的碳、氢、氧是植物生长积累,必不可少的大量元素(用此理论,能在现实的高污染的土地上种出高产量、高品质、达到绿色有机农产品);颠覆《矿质营养学说》以根长叶,根深才能叶茂的、以氮、磷、钾为植物生长三大元素的化学农业理论(请参阅思考果树环剥、环割优质高产技术),实属理论创新;
6.6.2“碳能源”的再次(二氧化碳)利用,开启生态农业新纪元:将传统的“二氧化碳气肥”的“供应”,转变为从“空气中捕捉”,是一种策略方式的创新。
6.6.3全球第一个将微藻固定CO2的技术和方法(工业、能源、食品领域),应用到农业领域,促使植物优质高产,是一项应用方法的创新;
6.6.4鲜明的生物学与物理学的交叉创新,利用捕集的CO2,和水体中的碳元素结合成活性炭,杀灭水体中的“微囊藻”,使水体回复“氢”“氧”平衡,续接大自然生物链,是一项治理水体污染的创新点;
6.6.5不再为生产氮肥而添加“氨”;为氮、磷施肥平衡而投放磷,(磷矿石的伴生物铅砷铬汞镉等有害重金属也会大大减少),阻止大气中“氧化氮”的形成条件,间接地减少雾霾天气的形成;又减少了农产品中的有害金属高残留,是一项治理空气污染、食品安全的创新点。
七.应用推广情况和前景分析
二氧化碳吸附剂和二氧化碳捕集剂是同一类技术。二零一二年,二氧化碳捕集剂项目,经过11年的辛苦努力,把多年研发验证的二氧化碳捕集利用成功技术,投向南阳这块神奇的土地,这里有中国36个地理分界线。专家团队从这里出发,又把试验示范向北推过黄河、海河、辽河直到黑龙江流域,向南跨过长江、珠江、琼州海峡,直抵天涯海角三亚,取得了300多万字的科研资料,得到了让人无可置疑的科学数据。
经过近十多年来的艰难探索,把二氧化碳捕集技术用于替代化肥、化学农药科研领域取得了一系列优秀成果。
经在华北、华东、华南、华中及南阳等地的大田试验,经过国家、省、市有关专家的论证和国家权威技术机构鉴定:在同地域、同等条件下施用光碳核肥产品比使用化肥、化学农药投入更低、产量更高、品质更好、色泽更鲜,尤其突出的是回复了粮棉油瓜果菜烟茶等农作物的原生态品质,深受品尝者称赞。二氧化碳捕集剂产品还攻克了长期困扰我国农作物病虫害防治的16项技术难题(见附件),已经成为我国未来发展绿色农业、生态农业、有机农业、低碳农业的核心技术和先导产品
二氧化碳捕集剂(光碳核肥)项目已经在26个省、市、区的142个县示范推广350.2万亩,净增经济效益62868.96万元,为粮食增产、食品安全和人民健康做出巨大贡献。
二氧化碳吸附剂(碳汇宝)技术,此项目的形成及产业化前景十分广阔,具体表现在:
1.项目科技含量高,造假难度大(基本为零)。
2.原料来源广,取之植物用于植物,无后顾之忧。
3.生产工艺自动化程度可高可低,但产品质量都有保障。
4.喷施方法灵活,飞机,大、中、小型机械,人工均可。
5.适应作物范围广,凡不同种类的作物均有相对应的产品保障。
6.产业链条长,从碳汇宝产品生产、到农作物生产利用、再到农产品深加工销售,整个链条是其它产业和行业不可攀比的。
7.我国有十三亿多人口,在健康呼声高涨的今天,能吃到物美价廉的优质食品,市场需求量可想而知。
8.我国有十八亿亩耕地,在农业生产中,投资低于化肥、农药的投资;农作物产量高于化肥、农药的产量;农产品品质达到绿色、有机产品品质。远远优于欧盟重金属残留标准。利用农产品向欧盟、欧美国家出口创汇,是发展经济的一个很好选择。
八.制约二氧化碳捕集剂技术的因素:
一个新技术的出现,往往会有一些争议,特别是颠覆性理论,会引起大多数人的质疑。具体表现在:
1.由于“碳”“氢”“氧”无法计量,不像“氮”“磷”“钾”那样精准到斤两(尽管氮磷钾理论是错误的);
2.生态农业理论,先人们没有留下具体的理论数据可供参考;
3.农业大专院校培养的绝大多数是以化学农业为主要的人才培养(例如:农业大学教科书明明是“碳是构成植物细胞的骨架,但讲给学生的是氮是构成植物细胞的骨架”);
4.化学农业利益链的形成也是一个不容回避的事实存在。
总结
二氧化碳吸附剂(碳汇宝)技术,通过大家的共同努力,从理论到实践相辅相成,符合生态农业特征。既能保障粮食安全,又能保障人民健康;既能保护环境,又能保护矿产资源。碳能源【二氧化碳吸附剂(碳汇宝)】的再次利用,特别是在农业生产中的应用结果令人鼓舞。但作为项目发明、牵头人,感觉还有不完善的地方,特别是植物生长必须的三大元素碳、氢、氧无法计量、一直困扰着生态农业的理论完善,理论数据的欠缺、无有可以借签等因素的制约,似乎生态农业理论不像化学农业理论那样精确到斤两等数据,衷心希望致力于生态农业的专家、学者、同仁们共同努力,提出宝贵意见,进一步完善生态农业理论。为农业发展、人民健康、山清水秀、人与自然和谐相处携手共进,创造美好的明天。