碳能源的再次利用-彭功明

“碳能源”的再次利用开启生态农业新纪元

---空气中二氧化碳捕获、捕集、利用，生态农业高产更安全

南阳光碳合剂工程技术研究中心彭功明（高级研究员）南阳东仑生物光碳科技有限公司王良富（董事长）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、食品安全治理的老大难。碳能源不能再生，只有重复利用。变废的“碳能源（二氧化碳捕集剂）”，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。一是可以使农业更高产，二是解决了农产品中的亚硝酸盐和各种有害重金属的高残留。并直接或间接解决水体污染和空气污染。摘要CO2

捕获

富集利用高产

安全

农业革命关键词触目惊心的：空气污染水体污染土壤污染食品安全1.土壤污染状况及食品安全（化学农业带给土地的利与弊）自从化肥进入中国以来，中国农业经历了由低产向高产的转变，迅速突破了国家关于粮食产量发展的四、五、八纲要（即黄河以北年产量400斤、黄河以南长江以北年产量500斤、长江以南年产量800斤）。在化学农业生产的大背景下，化肥、农药是农业生产的主要生产资料。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，从而解决了人们的温饱问题。化肥农药从此而成了解决温饱的大功臣。1.土壤污染状况及食品安全（化学农业带给土地的利与弊）实际上，在农业生产过程中，氮、磷、钾的使用量在整个植物生长需求过程中只占4-5%；但在（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）”的错误理论指导下，而忽落了【占植物生长总养分95%的“碳、氢、氧”三大元素】。本来在教科书中，“碳”是构成植物细胞的骨架，在化学农业的大背景下，被改成了“氮”是构成植物细胞的骨架。拉开了农业化学化的序幕，把化学肥料、化学农药、除草剂奉为座上宾。植物本来就有“内源”激素，偏偏要加入“外源”激素，造成农产品质量下降，特别造成中草药品质下降，给民族瑰宝--中药材造成极大的伤害。1.土壤污染状况及食品安全（化学农业带给土地的利与弊）由于大量使用化肥，导致土壤板结、活性降低或失去活性、土壤团粒结构遭到破坏，蓄水蓄气能力降低，通透性差，土壤凝结、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；生产出来的农产品亚硝酸盐【是由化肥（氮肥）带来的、各种有害铅、砷、镉、汞、铬等重金属(是由磷肥带来的）大量超标，不但使农产品不能出口创汇，而且让人民的食品安全、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大发生。单以癌症为例：从上世纪九十年代末的年发病160万人，到2013年的年发病率已经达到320多万人，平均每六秒钟就有一个癌症出现。据其有关权威部门专家预测中国癌症将井喷，未来20年，中国将有33%的人患癌症，中华民族的生命、健康受到极大威胁。化肥、农药污染，

让地球的

渐渐消失……绿色焦点访谈之“被化肥喂瘦的耕地”2.水体污染状况：【化学肥料是水体变黑（氮磷富营养化）的罪魁祸首】由于化学肥料省工省力见效快，农民在农业生产过程中图省事，大多采用单一化肥氮磷钾，致使植物残体、作物秸秆、动物粪便遭到遗弃，堆放在田间地头、荒庄废地，通过日晒、风化、雨淋，最终随雨水流入坑、沟、河、湖，加之农业生产中，化肥带来的面源污染（农业生产中使用的化肥随雨水和灌溉用水），最终也要随水进入坑沟河湖；还有水体网箱养殖，超量投放的饲料和化肥，致使我国境内的大、小河流、坑、沟、河、湖见不到清水，大多数达到劣五类水体以上，蓝藻接连在全国坑、沟、河、湖大爆发。众所周知的蓝天白云、雨后彩虹不见了，取尔代之的是雾霾天气增多。空气中二氧化碳浓度由以前的100PPm以下，到现在的350-380PPm，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，我国化肥年产量折合纯氮高达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，水泥、钢铁、发电及汽车尾气的大量增加，殡葬改革（人体死后火化）等，致使二氧化碳浓度的逐渐提高，由此加速导致了气候变暖、形成温室效应、冰雪消融、海平面升高，自然、地质灾害频发。3.空气污染状况：【化肥中的氨元素是雾霾天气中氮颗粒的形成条件】碳能源（化学肥料）的利用“氨”是造成污染的元凶：自从1842年，李比希提出《矿质营养学说》（植物的原始养分只能是矿物质），否定了当时非常流行的腐殖质营养学说，植物矿质学说也是植物营养学新旧时代分界线和转折点。1904年，世界上第一个化肥厂在欧美国家率先生产、使用。作为生产化肥的原料，煤和石油成了名副其实的“碳能源”，化学氮素肥料中的“氨元素”，是造成雾霾天气中，氮颗粒的一个重要条件。氮素化肥（碳酸氢铵）的生产工艺和使用方法专业的化肥（碳酸氢铵）厂，它的第一个车间一定是“造气”车间，它的造气原料是煤或者是石油，通过煤、油燃烧，放出一氧化碳，导入“氨”元素，即生成“碳酸氢铵”。氮素化肥（碳酸氢铵）的生产工艺和使用方法再来看化肥的使用方法，农民把碳酸氢铵撒在农田里，氨元素是活泼元素，立刻挥发到空气中（就是把碳酸氢铵袋口封起来，氨元素也会弥漫空间），和空气中的二氧化碳结合，形成大大小小的“氮颗粒”，也就是我们常说的PM10和PM2.5。就是氨元素比较温定的尿素、硫酸铵、氯化铵，也只有在土壤中先分解成碳酸氢铵，才能被植物吸收利用。氨排放这个过程是一样的。磷素化肥（过磷酸钙或钙、镁、磷等）的生产工艺和使用方法过磷酸钙的生产工艺，是把含磷为主要的矿石粉碎，用75%的强酸（硫酸、硝酸等）分解处理后，即成过磷酸钙或硝酸钙；钙、镁、磷的工艺是通过高温焙烧，粉碎包装即成产品。农作物使用时，把产品撒入农田。磷元素在被植物吸收的同时，磷矿石（磷肥）里的铅、砷、镉、汞等有害重金属也被植物吸收，农产品形成高残留。由于矿石磷元素，以及其它微量元素不易挥发，被植物吸收一部分，大量的元素随水进入水体，造成水体富氮富磷的面源污染。碳资源不能再生只有再次利用矿质营养学说受到挑战生产化学氮素肥料的煤和石油不可再生，生产磷肥和钾肥的矿产资源也一天天减少，总有用完的哪一天。据报道，世界的煤和石油的蕴藏量还有40年的使用量。作为生产化肥的原料煤和石油，40年后怎么办？这是摆在人类面前的不可回避、需要直接面对的问题和难题。就是不谈化肥带给土地的污染、对水体的面源污染、对空气的污染、对人类健康的危害，化学农业的《矿质营养学说》理论，是一个不能持续发展的理论根据。碳能源的再次利用开启生态农业的新纪元二氧化碳的捕获、富集、利用，首先是一个治理土壤污染，农业优质、高产，造福人民、变废为宝、利国利民的又一大创举。颠覆了化学农业理论，为农业持续发展、人民健康乐业，开创了二氧化碳（碳能源）再次利用的新纪元。南阳东仑生物光碳科技有限公司彭功明科技团队，历经14年艰辛努力，克服种种阻力和困难，研发的“二氧化碳捕集剂（光碳核肥）”，必将成为治理土壤污染、水体污染、空气污染的排头兵。二氧化碳捕获、富集技术（光碳水体修复剂）的研发成功，续接大自然生物链。在湖泊、鱼塘污染治理中发挥巨大作用。何为生态农业生态农业是指在保护自然生态环境下，遵循农作物自然生长规律，运用系统工程和现代科技成果，促进农、林、牧、副、渔业达到优质高产，并能持续发展的、集约经营的高级大农业。生态农业是一个农业生态经济复合系统，将农业生态系统同农业经济系统结合统一起来，以取得最大的生态经济整体效益。生态农业的精神实质是农、林、牧、副、渔业综合起来的大农业，同时又是农业生产、加工、销售综合起来，适应市场经济发展的现代农业。何为生态农业在生态农业大背景下，要求把发展粮食与各种经济作物生产；发展大田种植与林、牧、副、渔业；发展大农业与第二、三产业结合起来。利用传统农业精华和现代科技成果，通过人工设计，解决生态工程协调发展与环境之间，资源之间的矛盾，资源利用与保护之间的矛盾，从而形成生态上与经济上两个良性循环，经济、生态、社会三大效益的和谐统一。发展生态大农业，重点突出生态农业的综合性、多样性、高效性、持续性。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”。化学农业和生态农业的理论区别化学农业的理论：是植物生长需要大量的氮、磷、钾，以及中、微量元素，靠根吸收，以根长叶。并有（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）的理论指导。一味追求氮、磷、钾及中微量元素补、补、补，以至造成现在的“投资增高、土壤板结、植物各种病害大发生，导致农产品亚硝酸盐、各种有害重金属高残留。完全忽略了植物秸秆中都有、动物粪便中就有、土壤中含有的事实存在。生态农业的理论基础植物生长三要素“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。CO2捕集剂（光碳核肥）的主要原理、技术内容及路线二氧化碳捕集技术，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”，捕获“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）。自然界生态方程式为：其技术内容根据植物生长规律，白天吸收二氧化碳，进行光合作用，呼出氧气；晚上吸收氧气，呼出二氧化碳。植物的生长过程离不开阳光、空气和水这三大要素。植物通过自身的茎叶，经过太阳光的照射，吸收空气中的二氧化碳进行光合作用，通过作物自身转化生成碳水化合物，在氨基酸的作用下生成蛋白质而成为人类所需的营养。根据这一原理，将二氧化碳捕集剂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，增强叶片光合作用，提高光合速率，抑制夜间无光呼吸，用以制造叶绿素，供植物生长和干物质积累，从而达到提高植物生理机能的效果。创新点（理论创新）:1.颠覆化学农业理论《矿物质营养学说》。提出了“《生态农业理论》,遵循植物生长规律，提出碳、氢、氧才是一切绿色植物生长必不可少的大量元素（碳氢氧约占植物生长养分的94%—95%，氮磷钾仅占4—5%，微量元素约占1%），以叶促根是植物生长的客观规律”理论，才是植物生长、农业可持续发展、自然界不可抗拒的基本规律。2.代替化学肥料施入农田，减少水体富氮、富磷面源污染问题，达到水体“氢”“氧”平衡，续接大自然生物链。3.捕集利用空气中的二氧化碳，变废为宝，能在高污染的土壤中生产出高产量、高品质的绿色农产品（比化肥高产更安全）。4.二氧化碳捕集剂技术代替化肥后，大量减少化肥中的“氨元素”向大气排放，间接起到雾霾天气中，氮颗粒的形成。碳能源再次利用（CO2捕集剂）功能的先进性二氧化碳捕集剂主要是微藻、本身携带了大量的氨基酸、吸附剂、吸水剂、酵母糖等，其性能是将捕集的二氧化碳富集到植物叶茎上，进行高强度光合作用，提高光合速率，夜间抑制光呼吸，增强合成叶绿素能力，积累淀粉、蛋白质的形成，从而达到不施化学肥料就能高产的目的。二、有利于大自然生态平衡一、主动捕集二氧化碳高产三、不利于害虫生长保护野生动物四、大量减少空气中二氧化碳五、保障食品安全碳能源再次利用（CO2捕集剂）功能的先进性新型功能性一：二氧化碳是植物的粮食，喷施二氧化碳捕集剂后，二氧化碳富集叶茎周围，供作物吸收利用，增强光合作用，提高光合速率，夜间抑制无光呼吸，合成叶绿素供作物生长积累。空气中现有二氧化碳含量大多在350PPM---380PPM之间。二氧化碳直接使植物高产的浓度含量在550PPM以上。我们把光碳核肥喷在叶茎上，让其捕集吸收空气中的二氧化碳，聚在作物叶茎周围供植物吸收利用，从而达到不施化肥也高产的目的，保障国家粮食安全；光合速率（光合作用强度）二氧化碳浓度新型功能性二：喷施二氧化碳捕集剂，富集二氧化碳代替化肥高产，把作物秸杆、植物残体、动物粪便等废弃物，通过处理施入农田，重新回归大自然持续发展，续接大自然生物链，以此达到大自然生态平衡；新型功能性三：利用二氧化碳捕集技术，捕集二氧化碳的浓度在叶茎周围达到550PPM以上时，不利于害虫的生长、繁殖习性，间接起到驱避灭虫效果。在不喷洒农药的情况下，保护了蛙类、蜜蜂、鸟类、野生生物等生态生物；新型功能性四通常每生产一吨化肥，要排出二吨以上二氧化碳，全国每年生产化肥都在5000万吨以上，因生产化肥要多排出二氧化碳亿万吨，二氧化碳捕集剂在使用过程中，不但不排出二氧化碳，还能大量吸收二氧化碳使作物增产，变废为宝；新型功能性五土壤只要施入化肥，农产品中亚硝酸盐就会升高或者超标，施入化学磷肥，有害重金属就会超标，喷施二氧化碳捕集剂代替化学肥料后，能使土壤凝结速度受到遏制，逐步消除土壤板结，团粒结构得以恢复，增强蓄水蓄气能力，提高土壤通透性，以此预防根腐病、枯萎病、病毒病的大发生。同时可以减少使用农药的次数、用量。化肥、农药中的亚硝酸盐、重金属铅、砷、镉、汞、铬等在土壤中的含量就会大量降低，生产的农产品中亚硝酸盐、重金属铅、砷、镉、铬、汞含量就会不断减少，从而保障食品安全。CO2捕集剂（光碳核肥）的功能内容还包括减少植物病、虫害的发生：喷施二氧化碳捕集剂进行农业生产，靠的是以叶促根，基本不受土壤有害生物的侵袭，加之作物本身的抵抗病害能力增强，作物病害会大大降低，从而保障了植物的高产。由于长期大量使用化学肥料、农药、除草剂，致使土壤板结、活性降低、团粒结构遭到破坏，蓄水蓄气能力差，导致作物病害大发生，不得不大量使用农药进行防治。喷施二氧化碳捕集剂代替化肥、农药后，解决了常规化学农业无法解决的：小麦病害成片死亡不高产难题；水稻死苗烂根、稻瘟不高产难题；玉米田不喷除草剂不长草难题；棉花落蕾、不座桃难题；花生长不饱、农药高残留难题；大豆不结荚、结荚不结籽难题；柿子、冬枣开花不坐果难题；大棚瓜果菜病害多难题；番茄、辣椒、西葫芦、西瓜等作物病毒病难题；番茄、豆角、芹菜等作物根结线虫难题；大蒜、大葱、韭菜、豆角等作物农药高残留难题；辣椒死棵难题；马铃薯病毒病难题；果树根腐病、杆腐病难题；农产品高残留不能出口难题；稻田养鱼、坑湖养鱼、池塘种莲养鱼易死亡等等十七大难题（国家知识产权局已经受理20项发明专利）。CO2捕集剂（光碳核肥）的功能内容还包括减少植物病、虫害的发生：危害植物的有害生物，特别是昆虫，多数是栖居在植物体上的，向植物体喷洒二氧化碳捕集剂，也会洒落在昆虫的体表上，尤其粘附在昆虫的气门附近，从而在这些部位形成二氧化碳泵，对其呼吸产生阻碍作用，而通过气门呼出的二氧化碳气体却无法排出体外，在昆虫体内、外二氧化碳高压的情况下，使得昆虫窒息死亡，以此达到防治效果。喷施二氧化碳捕集剂后，由于作物茎叶周围二氧化碳浓度的升高，改变了害虫生存环境，不利于害虫的生长，所以虫害会大大降低，从而减少杀虫剂的用，降低杀虫剂在农产品中的高残留。国内外对CO2的高产研究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，因此，二氧化碳是最好的气体肥料。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。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。3.美国科学家在新泽西州的一家农场里，利用固体（干冰）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%。4.二氧化碳捕集剂技术是直接吸收空气中的二氧化碳，富集到叶茎上供作物利用，获得高产。采用二氧化碳捕集剂进行农业生产，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。CO2捕集剂（光碳核肥）在农业生产中的