中日农用塑料薄膜回收及再利用现状的考察与交流

农用塑料薄膜(简称“农膜”)产品在现代农业生产中的广泛应用,极大地促进了设施农业的飞速发展,对解决中国“米袋子”、“菜篮子”问题做出了突出的贡献。但是,农膜的大量使用,也为农业的可持续发展带来了重大影响,特别是随着设施农业规模的不断扩大,“白色污染”已经成为全社会共同关注的问题。用后农膜回收加工及循环利用,作为设施农业生产这一产业链的最后一个环节,如果不能妥善解决,必将会影响整个产业的健康及可持续发展。

本着把握目前现状、寻求对策的目的,2013年12月1~5日,在农业设施农业工程重点实验室(中国农业大学)的组织,以及黄淮海设施农业工程观测实验站(山东农业大学)的大力协助下,与日本设施园艺协会合作,共同完成了中国农膜使用、回收、以及加工、再利用等方面现状的调研工作,并与相关单位开展了学术交流活动。

其中,日方参加人员包括园艺用塑料适当处理对策委员会委员长、名古屋大学教授竹谷裕之,日本设施园艺协会事务局局长户谷亨,日本农协全农生产资材部原料科科长朝昌秀美,日本农膜循环促进协会事务局局长麻生一夫。中方主要参加人员包括农业设施农业工程重点实验室(中国农业大学)赵淑梅副教授、马承伟教授,中国农业大学工学院侯书林教授,黄淮海设施农业工程观测实验站(山东农业大学)王秀峰教授、魏珉教授、李清明副教授,山东农业大学米庆华研究员,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所严昌荣研究员、何文清副研究员。另外,在本次活动的组织过程中,农业设施农业节能与废弃物处理重点实验室(中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所)的张义博士给予了协助。

塑料薄膜在设施栽培领域的应用最早起源于日本,在20世纪50年代初期,日本首次使用软质PVC薄膜代替油纸用于水稻育苗的温床覆盖获得了成功后,开始了用于地膜的应用,由于具有保温、防冻、节水、保墒、控制土壤盐碱度以及促进作物早熟、提高产量和品质等作用,迅速在世界各地得到了推广。中国的设施园艺技术发展较晚,如早期的日光温室还是以玻璃覆盖为主,但是随着塑料薄膜的应用,日光温室技术得到了迅速的发展,如今已经超过90 万公顷,成为中国北方地区冬季蔬菜生产的最有效的设施形式;另一方面,20世纪80年代从日本引入了地膜栽培技术,使得甘肃、新疆等缺水地区,内蒙古、黑龙江等高寒地区的大田种植得到保障。据统计,2011年全国地膜覆盖面积达1973.3 万公顷,而通过这项技术的使用,总产量提高达30%。此外,作为园艺设施的塑料大棚和小拱棚的总面积,2008年的统计结果为28 万公顷,也是农膜使用的重要领域。日本作为农膜使用最早的国家,也是关注废弃农膜回收与再利用最早的国家,拥有比较健全的法规和体系;中国则是农膜使用规模最大的国家,在废弃农膜回收和再利用方面还比较落后,但是具有迫切的需要。因此,中日合作进行调研与交流,对推动中国在本领域的技术发展和体系、法规的建设与健全具有重要的现实意义。

现场考察

本次现场考察主要包含两部分内容,一是考察废弃农膜回收加工生产企业;二是考察农膜生产及试验基地。

回收加工生产现场考察

作为废弃农膜回收加工利用生产现状考察,主要选择了两个比较典型的地区——山东和天津。山东省作为中国设施园艺发展最快、规模较大,而且整体技术比较突出的省份,在中国设施园艺领域占有重要地位,农膜回收利用技术在青州等地有着良好的发展。天津市近年来则在整合静海县原有废弃物品回收加工小企业的基础上,建立了子牙国家循环经济区,是目前中国北方最大的循环经济园区,拥有政府间的中日循环型城市合作项目,被国家发改委、财政部、工信部、环保部以及教育部先后批准为“国家循环经济试点园区”、“国家循环经济教育示范基地” 等,得到了胡锦涛、习近平、张高丽等国家领导的重视。

山东的特点是以小企业为主,工艺比较简单。根据青州大西洋工贸公司袁希阳总经理介绍,目前主要是将废弃的农膜通过清洗、切碎、再清洗、加热、拉丝、造粒等工艺过程,形成工业原料,用于穴盘、花盆、公园座椅、农用滴灌带、生活垃圾袋、建筑土工膜,以及各种覆盖用幕布等的生产。但是,回收过程比较分散,主要靠从事废品回收的个人挨家逐户的收购,然后销售给废品收购站,再由废品收购站集中销售给各加工利用生产企业。目前,PE膜的回收价格在4000 元/吨, PVC膜的回收价格为3000 元/吨左右。但是,地膜回收利用基本没有。小企业的经营主要靠自身的盈利来维持。但是,最近政府也开始重视,进行集中整治,计划加大投入力度。

天津子牙国家循环经济区,拥有非常先进的生产线进行废旧回收产品的拆分以及再加工利用生产线。其中,废弃塑料的生产线根据塑料的种类分为加工车间,仅在其中一个车间,就有12 条造粒生产线,每条生产线日造粒量达4 吨。当然,该区的塑料回收中农用塑料的量还比较少,主要以工业和生活废弃塑料为主。在回收方式上,整合了分散的、个人废品回收的方式,将这部分人召集起来,以回收公司的名义进行正式雇用,提供相应的福利条件,统一配备相应的回收车辆。当然,这与政府的投入程度密切相关。子牙循环经济产业区管理委员会副主任、子牙环保产业园有限公副经理唐桂兰博士详细介绍了公司的园区概况及20 年发展规划,并委托信息科技部的任力带领大家对园区的生产车间及展厅进行了参观。

农用薄膜生产及试验基地考察

为了解设施园艺生产现状以及农膜的研究、使用情况,结合上述考察地点,对山东临淄农膜典型生产企业明华公司、莱芜生产兼新型功能薄膜试验基地、山东农业大学设施园艺试验基地、天津西青都市型现代农业示范区等进行了实地考察。明华公司和莱芜生产基地,与山东农业大学有着多年的合作历史。其中,明华公司(图5)承担山东农业大学主持的国家“十二五”科技支撑计划 “功能性环保农膜开发与产业化”项目研发产品的生产加工任务,而莱芜的生产基地则负责研发农膜产品的生产现场试验。

据基地负责人介绍,目前在日光温室中,美国等地的进口薄膜,其流滴性很差,不适用于日光温室(图6),而开发的红色薄膜的初步试用结果表明,在茄果类蔬菜的栽培后期,有促进果实着色的功能。因此,在山东农业大学设施园艺试验基地,进一步进行不同深浅度的红色薄膜的生产试验(图7)。

天津西青都市型现代农业示范区是天津最早的农业示范园区,拥有现代连栋温室和日光温室,主要用于技术示范、农业观光和休闲采摘等,整体上温室建设的投入资金和设备配备水平比较高,就连日光温室内也配备了内保温系统。

学术交流。

在现场考察的基础上,组织了3 场学术交流会,分在是在山东农业大学、中国农业大学和中国农业科学院。

山东农业大学米庆华处长,作为农业农膜领域的专家,承担着“十二五”科技支撑计划的功能性环保农膜的开发研制工作,对中国农膜的现状有着广泛而深入的了解。

中国农业大学工学院侯书林教授,多年来一直从事农膜回收机械的研究与开发,与新疆、甘肃以及黑龙江等地膜应用规模最大的地区,有着广泛的合作。

中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所严昌荣研究员,作为农用地膜残留污染的现状与防治对策研究方面的专家,对中国农膜的使用、回收现状有着很多的思考。

在上述交流过程中,日方专家介绍了日本在用后农膜回收、再加工以及循环利用方面管理体系建立的历程以及技术和设备的现状。现在,农膜回收和再利用已经立法,每个生产经营者都有义务将用后的薄膜或者地膜按要求进行回收、打包并送至规定的地点进行集中,并进一步进行分拣和分类,同时还要支付相应的处理费用。由于已经立法,回收率很高,但是再加工利用的企业毕竟要通过获得利润来维持企业的生存,因此投入大量资金进行技术研究开发的企业,虽然其再生产品的品质很高,但是市场上的销售并不理想,反倒是一些技术含量较低、但是价格也较低的再生产品更受消费者欢迎,这就导致了一些大的、拥有高新技术的回收及再利用生产企业面临破产的窘境。

据中方专家介绍,中国现在棚膜的回收虽然多以废品收购的方式回收、集中,但是回收率可以达到100%。与之相对的是地膜回收状况非常不乐观。我们国家还没有相关立法,并且也没有发展到农民可以自己回收,并且自掏腰包付费给相关机构进行加工利用的程度。相反,中国地膜的厚度标准很低,仅为(0.008±0.003) mm,一般企业为了迎合农民低价的要求,尽可能降低厚度,因此市场上0.005~0.006 mm的地膜居多,远远低于日本的标准厚度0.015 mm,机械卷收非常困难。而其他方式回收,往往会裹带大量的泥土,甚至1 kg地膜回收时重量可达30~40 kg。另外,在中国使用地膜最多的地区中,如新疆、甘肃、内蒙古等地,就是因为缺水才覆盖地膜,因此回收地膜无水清洗,这也导致了回收及再利用的难度加大。

针对这一现状,专家们也提出了几种解决途径,一是提高农膜利用年限,减少排放量;二是提高地膜的厚度,利于机械回收;三是推广可降解地膜。在日本,农膜降解技术比较成熟,推广上唯一的难度就是价格问题,而在中国,可降解农膜的应用还不是很普遍,主要是其性能不稳定,如光降解的农膜降解周期较长,控制不当也会形成污染,而微生物降解的农膜,降解时间无法控制,有时甚至会影响使用。目前值得庆幸的是,中国现已提高了地膜厚度标准,将厚度提升为0.01 mm,这为提高地膜的机械回收率提供了很好前景。

经过广泛的考察与深入的交流,中日专家达成共识,就是在农膜回收及再利用领域,大家正面临着同样的课题,需要今后共同付出更大的努力,这为今后的交流与合作提供了基础。

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