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。生物质炭本身含有一些可利用的养分如P、K、Ca、Mg,能增加土壤肥力和作物养分吸收。山西环境修复生物质炭技术的应用

用秸秆制备的活性炭,由于对铜离子有较好的吸附作用,已经用于处理废水中的铜离子。以椰子壳为原料制备的活性炭,也已经用于对蔗糖溶液进行脱色。之前,许多工厂都是用二氧化硫对糖液进行脱色处理,带来了环境污染。而椰壳活性炭具有毛细孔分配均匀和吸附力强的特点,且可多次使用,既经济又环保。稻壳制备活性炭的工艺简单、成本低,对中伤害人体健康的焦油、烟气中烟碱有良好的吸附作用,可以用来去除这些有害物质。城市污水中的污泥也可以用作生产活性炭的原料,并且污泥活性炭已用于对染料废水进行脱色。此外,污泥制成的活性炭还可作为填充剂和着色料,用于聚氯乙烯防水卷材、聚乙烯塑料管材以及橡胶密封垫圈、橡胶输送带等制品的生产,提高这些制品的性能。重庆小麦生物质炭生物质炭对土壤碳库的影响除了其本身保留的碳外,还包括其对土壤原有机碳分解增加或减少的量。

区别于生活和环境用途的木炭和活性炭,农业废弃物生物质炭的功能是施用于土壤,提升耕地质量。生物质炭农业应用经历了直接施用和炭基肥施用两个重要阶段。将生物质炭直接施用到农田土壤中,可改良土壤结构,增加土壤孔隙度、降低容重、增强保水性能等,进而提高土壤肥力水平和作物产量[4]。但对生产者来说,经济效益是生物质炭应用的关键,价格因素是限制生物质炭大范围推广应用的主要原因。因技术和生产规模所限,当前生物质炭价格普遍在2000~3000元/吨。如果每亩粮食生产施用1吨生物质炭,数千元的成本让农民难以接受。目前,直接施用生物质炭于经济作物(例如人参、三七等中药材和大蒜、山药等)生产中。因此,只有降低施用成本,才能发挥生物质炭的土壤改良与固碳效益。
. 生物质炭基肥是将生物质炭与氮、磷、钾等化学肥料按照一定比例混合后造粒制成,可以替代化肥施用,同时增施了有机质。生物质炭基肥的施用量等同于化肥,施用成本与普通复合肥相当,对消费者来说有很强的竞争力。2017—2018年期间,我们在北方粮食主产区进行了生物质炭基肥肥效的田间示范试验,共有150个试验点,包括玉米、水稻、小麦、大豆等15种作物。结果显示,与普通复合肥相比,生物质炭基肥施用下,各种作物的增产幅度为0.5%~33.3%,其中小麦增产比较高(平均10.8%),其次是水稻(9.8%),大豆和玉米分别增产6.8%和5.3%。2017年,生物质炭基肥农业部行业标准出台。尽管科学试验已经证实生物质炭基肥有较好的增产增效减排效果,但作为一种新型肥料,生物质炭基肥替代化肥尚需要解决市场机制问题。我们的生物质炭产品可以用于土壤修复、土壤培肥等项目,帮助改善土壤环境质量。

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。生物炭的多孔性、高比表面积、高吸附性和高阳离子交换量,能够吸持有机质养分。重庆环境修复生物质炭培养方法
生物质炭的添加可以刺激土壤微生物活动,从而影响微生物群落的特性及代谢酶活性。山西环境修复生物质炭技术的应用
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。生物质炭根据原料来源不同,可以分为木炭、稻壳炭、秸秆炭等。秸秆炭理化特性:每千克炭中合钾53g、氮4.3g、磷2.6g、镁3.52g、微量元素铜0.015g、铁0.58g、锌O.11g,比表面积171m2/g。生物质炭具有发达的孔隙结构,较大的比表面积,特异的表面官能团,稳定的物理和化学性质,能耐酸碱,能经受水湿、高温及高压,特别是制成活性炭后,是优良的吸附、净化材料、也可以作为催化剂或催化剂载体。生物质炭的制备方法简单多样,包括高温热解、水热碳化、传统碳化等类型。制备场地也灵活多样,从大型工业到小型家庭规模,甚至在农田场地都可以制得。因此,其在应用和推广方面具有优势。不过,目前生物质炭的有效性取决于其物理和化学特性,而这些特性受到废弃物本身的可利用性和生产加工制造等因素的影响,对其机理还需进一步系统研究。山西环境修复生物质炭技术的应用