农作物秸秆综合利用技术研讨论文

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1、农作物秸秆综合利用技术研讨论文　　摘要：本文综述了农作物秸秆的利用基础和综合利用技术的最新进展，包括饲料转化技术、能源化技术、肥料化技术等。农作物秸秆的综合利用是保护生态环境、节约可再生资源的需要，也可缓解农村饲料、肥料、燃料和工业原料的紧张状况，促进农业可持续发展。关键词：农作物秸秆；综合利用；资源化 　　作者简介:白立勇，硕士，主要从事发酵工程、资源利用的研究。 　　我国是一个农业大国，据粗略估计，每年约产农作物秸杆8亿吨[1]。秸秆是农作物的主要副产品，也是十分宝贵的生物资源，主要含纤维、木质素、淀粉、粗蛋白、酶等有机物，还含有氮、磷、钾等营养元素。

2、秸秆除了作燃料外，可以作肥料，也可以作饲料，还可以作工业原料。而目前只有一小部分用于纺织、造纸、建筑和饲料，绝大部分农作物秸杆仍露天焚烧或作燃料用，造成资源浪费，污染环境。 　　20世纪70年代后，世界能源危机的出现使人们开始将目光投向对可再生的生物能的开发利用上，并将研究开发的重点放在农作物秸秆的开发利用上。目前农作物秸秆开发与利用的主要技术手段分别是农作物秸秆的微生物发酵技术，如沼气发酵、燃料酒精发酵、饲料发酵；农作物秸秆的热化学转换技术，如热解液化技术、气化技术、致密成型及制炭技术；化学转化技术如化学制浆造纸。 1农作物秸秆利用基础 1.1秸秆的结构

3、基础 　　农作物秸杆主要是玉米秸、高粱杆、稻草、麦杆、葵花杆以及花生壳、瓜籽皮、玉米芯等，其细胞壁的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，亦即天然纤维素原料的主要组成成分。秸秆之所以难以被开发利用，其原因在于细胞外存在由纤维素、半纤维素和木质素等构成的坚韧细胞壁。构成细胞壁的结构单位是微纤丝，微纤丝相互交织成网状构成细胞壁的基本构架，在纤维素的网络结构中交联着非纤维素的基质，这些分子包括半纤维素、木质素和果胶类物质。关于细胞壁各层的微纤丝结构，具有代表性的是Fengel所提出的木材细胞壁结构模型。Fengel[2]认为：直径为3nm的基元原纤维是最基本的形态

4、结构单元，由16根基元原纤维组成直径约为12nm的原纤维，再由4根这样的原纤维组成一根比较粗的微纤丝，其直径约25nm。微纤丝相互缠绕构成了直径约为0.5nm，长度约为4um的大纤丝，以这种方式聚合而成的纤维素分子，其强度超过了同样粗细的钢丝。基元原纤维之间填充着半纤维素，而微纤丝周围包裹着木质素和半纤维素。纤维素、半纤维素和木质素相互交织，任何一类物质的降解必然受其它成分的制约，如木质素对纤维素酶和半纤维素酶降解天然纤维素原料中的碳水化合物有空间阻碍作用，致使许多纤维素分解菌不能侵袭完整的天然的纤维素原料。 1.2秸秆成分的理化性质 　　纤维素的聚集体分

5、为结晶区和无定形区结构，结晶区部分分子排列比较整齐、有规则，密度较大，为1.588g/cm3，可以呈现清晰的X射线衍射图。无定形区部分分子链排列不整齐、较疏松，分子间距离大、密度较小，为1.500g/cm3。 　　纤维素链中每个葡萄糖基环上有3个活泼的羟基，这些羟基可以综合成分子和分子间的氢键，增强了纤维素分子链的完整性和刚性，使分子链紧密排列成高度有序的结晶区，增加了反应试剂到达纤维素羟基的难度。纤维素的物理性质包括以下几个方面：第一，纤维素的润胀，当纤维素吸收液体后，其外形的均一性虽然没有变化，但固体内的内聚力减小而容积增大，固体变软，即纤维素的润胀。

6、对纤维素的润胀处理，可使纤维素大分子间的羟基结合力变弱，从而提高试剂向纤维素内部的扩散速度。其次，由于纤维素分子量大，内聚力也较大，扩散能力差，纤维素在容积中溶解所得的不是真的纤维素溶液，而是纤维素和存在于液体中的组分形成的一种加成的产物。纤维素的溶解问题在于纤维素的溶解度低。另外，纤维素热降解在300-375℃较窄的温度范围内发生热分解，加热进程不同，产物不同。在低温下加热，脱水生成脱水纤维素，随后生成木炭和气体产品。在较高温度下加热，生成易燃的挥发性产物(焦油)。 　　半纤维素既溶于碱又溶于酸。由于半纤维素聚合度低，结晶结构无或少，因此，在酸性介质中比

7、纤维素容易降解。 　　原本木质素是一种白色或接近无色的物质，我们看到的木质素的颜色是在分离、制备过程中形成的。木质素的相对密度大约在1.35-1.50之间，非常坚硬，从而增加细胞壁的硬度，不溶于任何溶剂，但在分离木质素时因发生了缩合或降解而使性质改变，在酚羟基和羧基存在时，木质素能溶于浓的强碱溶液中。 2农作物秸秆的利用技术 2.1秸秆饲料化技术 　　作物秸秆可以直接用作食草动物的饲料，但适口性较差，采食量少。秸秆氨化处理后，粗蛋白由3-4%提高到8%左右，有机物的消化率提高10－35个百分点，并含有多种氨基酸，可以代替30%－40%的精饲料。因此，氨化秸

8、秆喂羊、牛等，效果很好。秸秆也可以粉碎成草糠，作动物辅助饲料。秸秆