胶粘剂在秸秆回收利用中的应用

摘要：介绍了国内外农作物秸秆的主要应用领域及基本情况；综述了我国秸秆资源现状、政府政策法规以及秸秆再利用的深远意义；重点介绍了粘合剂在秸秆发电、固体燃料及胶合板制作中的作用，同时指出了秸秆再利用工业化的关键问题。本实验室使用多种粘合剂做了秸秆粘接探索实验，证明在秸秆粘接、压缩成块，且具有足够应用强度的情况下，粘合剂成本可控制在100元/t以内；同时提出用水性聚氨酯

 
我国是一个农业大国，秸秆资源十分丰富，稻草、小麦秸和玉米秸是我国的3大主要农作物秸秆 。进入21世纪后农作物及秸秆年产量继续增加，预计到2010年我国将产生10亿t秸秆 ，约占世界秸秆总量的30%左右。目前我国秸秆利用率约为33%（其中大部分未加处理），经过技术处理后利用的仅占2.6% ，其余绝大部分在田间直接焚烧，造成严重的环境污染和生态平衡破坏。利用粘合剂将秸秆粘接成块，做成固体燃料可用于秸秆发电及民用，燃烧后的草木灰可作为肥料，也可利用粘合剂将秸秆粘接制成胶合板，不仅能解决秸秆焚烧带来的环境污染，还可提高农民收入。

1秸秆再利用的意义
秸秆焚烧造成的高温使得土壤中有益虫体(如蚯蚓)与微生物无法存活，严重影响土壤耕层生态环境的良性循环 。特别是20世纪90年代以来，我国部分粮食主产区出现了较为严重的焚烧秸秆大气污染 。

为此江苏省出台了国内首部关于促进农作物秸秆综合利用的地方性法规，法规第5条内容包括：鼓励利用秸秆生物气化（沼气）、热解气化、固化成型及炭化等技术发展生物质能源；扶持发展以秸秆为原料的人造板材、包装材料等产品生产和秸秆编织业；鼓励养殖场（户）和饲料企业利用秸秆生产饲料；支持发展以秸秆为基料的食用菌生产等。重点建设10个秸秆综合利用示范县、5个试点县。常州市还采取措施禁止焚烧秸秆。

当前秸秆资源没有得到很好应用的主要问题是：（1）在收获季节，秸秆大量堆积，农民在没有更好处理途径的情况下，焚烧实属无奈之举；（2）由于农作物秸秆收购具有很强的季节性，无法做到均衡连续收购，而工业化过程需要连续操作，所以要储存大量秸秆。因秸秆密度小、体积大，需大量的堆积存储场地，还需进行防雨、防潮、防火和防雷设施建设，故占用土地多，投资建设费用和维护费用大。

按照发展秸秆产业经济的思路 ，可利用粘接技术制造秸秆固体燃烧，使其成为农民收入的一个新的增长点。

2国外秸秆的利用情况

2.1丹麦:秸秆串起“黄金圈”
丹麦是世界上首先使用秸秆发电的国家。这里农民收获粮食后，把秸秆粉碎做成固体燃料卖给电厂。阿维多电厂每年燃烧15万t秸秆，可满足几十万用户的供热和用电需求。此外，秸秆燃烧后的草木灰还可以无偿返还给农民作为肥料，串联起了一个“黄金圈”。

2.2美国：秸秆乙醇成新宠
2007年6月11日，美国农业部和能源部联合发布声明，由农业部出资1 400万美元、能源部出资400万美元，共同设立一项基金，资助有关生物燃料、生物能源及相关产品的研究与开发 。Christakopoulos P 等人应用生物技术，即采用镰刀菌F3用碱预处理秸秆，将其直接转换成乙醇，但工业化生产还有许多问题需要解决。

2.3日本:主要作燃料
日本地球环境产业技术研究机构与本田技术研究所共同研制出从秸秆所含纤维素中提取酒精燃料的技术，向着实用化迈出了一步 。

3国内秸秆的主要应用领域

3.1秸秆代煤发电
秸秆发电技术可分为秸秆气化发电和秸秆直接燃烧发电2种。

1）秸秆气化发电技术
秸秆气化发电技术主要是将秸秆在一定的压力和温度下，使秸秆与O /H O 发生气化反应，产生CO、H 、CH等可燃气体，这些可燃气体净化后送往燃气轮机发电。如果在燃气轮机后面加装余热锅炉，还可以组成秸秆燃气-蒸汽联合循环发电技术 。秸秆气是继天然气、管道煤气、液化气、沼气后又一种清洁无污染的新能源 。

2）秸秆直接燃烧发电技术
秸秆直接燃烧发电技术是利用粘合剂将秸秆粘接、压缩成固体燃料块（减小体积，提高燃料密度），直接送往锅炉中燃烧产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机发电。与秸秆气化发电技术相比，具有结构简单、投资省、易于大型化等优点。目前，在国内主要推广的是秸秆直接燃烧发电技术。但由于粘合剂成本、秸秆回收以及设备等技术问题还没有完全解决，目前尚未大面积推广。

胶粘剂在秸秆成本中占的比重不得过高，否则就失去应用价值。据初步测算每吨秸秆所用胶粘剂的价格不能超过150元。本实验室使用多种粘合剂做了秸秆粘接实验，结果表明：在秸秆粘接成块，且具有足够应用强度的情况下，粘合剂成本可控制在100元/t以内。

3）秸秆发电应用前景及政府优惠政策

为了尽快推广该项技术，国家发改委制定了《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》，规定生物质发电项目可以优先上网，上网电价实行政府定价和招标电价，政府定价的电价标准由各省脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成。同时各地政府还因地制宜制定了相应补贴措施 。投资秸秆发电项目风险低、经济效益可观。另外，我国还有许多装机容量在2~10万kW的中小凝汽式燃煤发电机组（这些机组效率低、成本高、污染严重），改烧秸秆只需加装秸秆的预处理装置和对锅炉部分进行改造即可，应用前景很广阔 。

江苏省秸秆综合利用规划(草案)也于2009年8月27日正式公示并征求意见，根据草案，到2015年底，秸秆综合利用率将超过90%。

3.2秸秆代木做胶合板
多种农作物秸秆可用于制作人造板，如麦秸、稻秸、高粱秆、葵花秆、烟秆等。这些原料产量大、生产周期短，原料供需有保证。原料的基本组分纤维含量高而均一，木质素含量接近于木材。选用合适的胶粘剂将秸秆粘接成胶合板，可以大大拓宽秸秆的应用领域。余养伦 等经多年生产和试验证明，以农作物秸秆为原料的刨花板或纤维板，不管在技术上、经济上以及产品质量和应用上均是理想的人造板材。

本实验室在大量实验的基础上提出用水性聚氨酯胶粘剂代替当前市场上常用的“三醛胶”，不仅乳液黏度可调，而且粘接强度提高70%，胶膜吸水性降低60%，用胶量减少50%，烘干温度降低65%。将其用于木材粘接和人造板（胶合板、刨花板、麦秸板、细木工板及复合地板等制品）生产，可消除人造板生产及家具使用过程中甲醛对人体的危害和环境污染，实现胶合板的绿色化 。制备的板材可达E0或E1级指标要求 。

3.3其他应用

1)秸秆还田做肥料
秸秆的还田处理主要分为直接还田和过腹还田2种，其中直接还田曾一度推广，但是效果不太理想，据调查和各地实践 证明还是过腹还田较为科学且效用明显。

2)秸秆做饲料
我国秸秆资源十分丰富，其数量相当于北方草原打草量的50多倍 。国家2020年远景规划中提出：养殖业要主攻食草型和非粮耗型饲料。

4结束语
胶粘剂在秸秆的回收利用中起到举足轻重的作用，利用胶粘剂将秸秆粘接制成固体燃料，可以使秸秆发电的工业化成为可能；利用粘合剂以农作物秸秆为原料，制作刨花板或纤维板，可大大拓宽秸秆的应用领域，提高附加值。秸秆的回收利用可以减少直接焚烧秸秆带来的环境问题和资源浪费，形成循环经济，促进社会的和谐发展。