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中国工程院院士张齐生:年轻科学家应多关注生物质炭

2014年07月16日14:13    来源:中国科学报     手机看新闻

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原标题:年轻科学家应多关注生物质炭

张齐生

当今世界,人类面临着气候变化、环境污染、能源枯竭等生态危机的挑战,寻找可持续发展的绿色能源成为全球的共同选择。

在中国工程院院士、南京林业大学教授张齐生看来,包括各种秸秆、稻壳、果壳、果树枝条等在内的农林生物质,具有来源广、数量多、可再生等特点,是一种十分宝贵的绿色资源。

生物质的利用方式有很多,其中气化技术是指生物质在高温、无氧或缺氧条件下加热产生可燃气体的过程。其实早在19世纪,气化技术就已经在欧洲诞生。但由于当时使用油、气十分便捷,这项技术一直未受到工业界的重视,被人们忘却了一个多世纪。

十几年前,张齐生和他的研究团队开始关注这项技术。他们提出了气化多联产的理念,在制取可燃气的同时,获得了生物质炭和生物质提取液,解决了产品单一问题,同时他们还着力开发可燃气、生物质炭、生物质提取液、焦油的多种应用途径和余热的回收利用技术,建设综合的电、热、炭联合工厂。

“生物质经过加工,能够产生气、炭、液、热四大产品。”张齐生说,“1千克生物质燃料,能够产生2.5~3立方米的可燃气,这些可燃气可用于发电和锅炉燃料。”

而另一副产品——生物质炭,制成活性炭后,是优良的吸附、净化材料,也可以作为催化剂或催化剂载体,是工业、农业、国防、交通、医药卫生、环保事业和尖端科学不可或缺的重要材料。

以秸秆炭为例,它可以用于改良土壤和制作炭基复合肥还田,增加土壤孔隙度,改善土壤通气、透水状况,缓解土壤板结的难题;同时将氮、磷、钾、镁等元素返回到土壤中,可补充植物所必需的铜、铁、锌等微量元素,提高农作物的产量和品质。而湖南农业大学一项水稻试验表明,在两处镉一级污染土壤中施加炭基复合肥后,稻谷中镉和铅的含量未检出,产量增长超过10%。

“炭是一种非常具有研究前景的材料,历史上多次获得诺贝尔奖。生物质气化后产生的炭,其附加值甚至能够超过可燃气。”张齐生呼吁,年轻科学家应多多关注生物质炭。

生物质材料经热解气化后,会产生一些液体,其中含有酸类、醇类、酯类、酚类等多种有机化学成分。

这些所谓的“废液”其实也是宝贝。张齐生的研究表明,生物质提取液中含有的许多有机化合物,本身都具有生物活性,具有促进作物生长和抑菌、杀菌等性能。如生物质稻壳活性提取液对白色念珠菌、大肠杆菌有很强的抑菌、杀菌效果,抑菌率可达90%以上。

“还可以用生物质提取液作为基质,加上农作物生长必需的一定数量的大量元素、中量元素和微量元素,制成活性有机叶面肥。”张齐生说,在番茄、苹果、萝卜、水稻等农产品上开展的试验都表明,这类叶面肥能够显著提高作物的产量和品质。

此外,由于气化过程的多个步骤都需要进行冷却,可产生大量的余热蒸汽,而这些回收起来的热能,也能够在工业上大展身手。“只要认真加以研究,生物质气化技术是大有可为的。我们打算在现有500千瓦气化炉成功运行多年的基础上,建设5兆瓦生物质电厂与炭基复合肥、生物质电厂与活性炭等联合企业。力争使每个企业消耗6万吨生物质材料,实现亿元销售。”张齐生说。(记者 丁佳)

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(责编:吴若、帅筠)

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