生物质是一个的概念。所有的直接或间接利用绿色植物光合作用获得的有机质都称为生物质,包括植物、动物、微生物,以及它们所产生的废弃物,如动物粪便等。由于生物质是含碳的有机质,因此理论上所有的生物质都可以作为制备活性炭的材料。然而考虑到成本与储量,以农林废弃物为的木质纤维素是较为理想的活性炭原料。生物质原料的组分和结构对活性炭的性能有较大影响,目前椰壳、核桃壳、松子壳等果壳原料,在制备高比表面积的活性炭方面已经取得了很好的效果。但毕竟这些果壳的储量很有限。因此,我们团队一直在尝试使用来源更的生物质制备活性炭,如秸秆、木屑、污泥、废弃蔬菜等来自农业、林业以及城市的废弃物。据统计,单就秸秆而言,我国每年产生的秸秆量就超过11亿吨,因此生物质制备活性炭具有巨大的潜力。生物质炭(Biochar)是一种作为土壤改良剂的木炭,能帮助植物生长,可应用于农业用途和碳收集及储存使用。中国香港污泥生物质炭技术的应用
氮素是作物生长必需的营养元素,在土壤生态系统的诸多养分物质循环体系中,氮循环也一直是人们研究关注的重点。近年来的研究表明,生物质炭作为土壤改良剂施用,因其高孔隙度和较大比表面积等特性,对NH3、 NH+4NH4+ 和 NO−3NO3− 都具有吸附能力和固持效果,进而减少土壤中氮素的损失。研究表明,生物质炭配合无机氮肥的施用可以有效保持土壤养分状态,提高氮素肥料利用率,保障作物生长和产量。以往研究得出,生物质炭添加可能会减弱、或增加或没有影响土壤有机氮素的矿化过程。虽然生物质炭含有一部分生物可利用的氮素组分,但是生物质炭对土壤有机氮矿化影响的方向和程度主要取决于生物质炭的结构特性、土壤碳氮水平、混合环境中的C/N值以及土壤类型。云南小麦生物质炭购买我们的生物质炭是由秸秆等农作物废弃物制成,能够有效利用农作物废弃物资源。
“一炭三肥”炭基生态途径以低温热解技术为基础,炭化利用多种农业废弃生物质资源,形成了集农业废弃物处理、生物质能源利用与土壤改良和环境治理的多元化利用途径,主要产品包括生物质炭(基础产品)、土壤改良剂(炭基有机肥)、炭基复混(掺混)肥、液体复合肥4个产品。林木类生物质炭pH高、孔隙发达,可直接用于重金属污染农田治理。秸秆类和城市污泥生物质炭养分含量高,可以和化学肥料结合制备成生物质炭基肥,部分替代化学肥料用于主要粮食作物生产。林木类、果壳类生物质炭与畜禽粪污混合堆肥,通过接种有益微生物,制备土壤调理剂,用于盐碱土、连作障礙土壤治理和中低产田土壤快速改良。其中,生物质炭为土壤结构重建提供有机质支撑,畜禽粪污为土壤微生物和植物生长提供养分资源。炭化过程中产生的木醋液和生物质炭浸提液用于生产商品液体有机肥,一方面为植物生长提供养分,另一方面可作为植物促生剂提高植物抗逆性。浸提后的生物质炭保留了良好的孔隙结构和表面活性,可用于重金属污染土壤治理。炭化过程中产生的可燃气体可直接为生物质炭基肥制造、生物质炭原料烘干提供能源。
生物质炭是作物秸秆、果木修剪枝条、农产品下脚料、动物粪便等各种来源的废弃生物质在厌氧环境下发生热解反应生成的黑色固体。早在2006年,科学家提出将生物质炭施于土壤,以提高土壤肥力。这一思想源于亚马孙河流域黑色肥沃土壤的发现。南美洲的亚马孙河流域是世界上比较大的热带雨林区,因高温多雨,该地区土壤有机质分解快,导致土壤快速退化而贫瘠。但就是在这样一个土地贫瘠的地区,零星分布着非常肥沃的土壤,当地人称这种土壤为Terra Preta。科学家研究发现,这种肥沃土壤的特征是存在大量的黑色炭颗粒[1]。土壤中的黑色炭颗粒是2500多年以前当地原住民将植被开垦后的林木废弃物土法炭化后混入土壤中的。21世纪以来,全球掀起了对这种人为黑色肥沃土壤的研究热潮,也拉开了农业生物质炭研究的序幕。2009年,《生物质炭与环境管理:科学与技术》一书问世。科学家们总结了生物质炭制备方法、性质、功能及土壤和环境应用效果等,并描绘出了生物质炭产业的美好蓝图。生物质炭是一种多孔质炭材料,外观黑色,形状主要有粉状和颗粒状。
近年来,由于生物质的可再生性,生物质质炭的工艺不断改进升级,从传统的外部供热碳化干馏工艺,逐步转向自生可燃气循环燃烧供热工艺,或是采用生物质炭化、干馏、气化多联产工艺,这些工艺促进了生物质制炭产业化发展。随着科学技术不断进步和农村经济快速发展,农作物产量不断提高、农产品加工产业迅速发展以及新农村建设不断展开,包括农作物秸秆在内的各种农林废弃物总量和种类呈上升趋势。特别是近十年来,随着农村城市化进程步伐的加快,农民生活水平明显提高,对于可用作燃料和肥料的农林废弃物利用率越来越低。农林废弃物的高效处理处置及资源化利用已成为制约农业可持续发展的一个难题。随着国家对秸秆综合利用的重视度较高,生物炭技术作为秸秆综合利用的重要途径之一,必将在全国范围内得到大规模推广和应用,同时在“双碳”背景下,我国生物炭产业化进程将不断加快,未来行业发展前景可期。低剂量多年施用和一次大剂量施用生物炭对作物产量会有所不同。内蒙古定制生物质炭技术的应用
生物质炭对作物产量的总体效应,结果表明生物质炭能平均增产13%。中国香港污泥生物质炭技术的应用
废弃物生物质炭化利用过程将一大部分绿色植物光合产物碳以生物质炭的形式固定下来,与直接燃烧或还田相比,有机碳的周转时间大幅度延长,将大气二氧化碳更长时间地封存于土壤。有研究表明,生物质炭稳定性强,在土壤中至少存留几百年。其次,生物质炭化过程还回收利用了有机质中大部分的养分资源和一部分能量,既节约了能源,又减少了化学肥料施用,进而减少了化学肥料生产过程中的温室气体排放。第三,生物质炭施用后还能减少农田温室气体直接排放。对多个田间试验的数据整合分析发现,生物质炭施用后农田氧化亚氮和稻田甲烷排放分别降低13.6%和15.2%,每生产1千克谷物温室气体排放量减少3.5千克二氧化碳当量。按照2018年全国粮食产量6.58亿吨计,生物质炭施用当年全国温室气体排放可减少23亿吨二氧化碳当量。因此,生物质炭农业应用的碳中和潜力巨大。中国香港污泥生物质炭技术的应用