生物炭几乎是纯碳,埋到地下后可以有几百至上千年不会消失,等于把碳封存进了土壤。生物炭富含微孔,不但可以补充土壤的有机物含量,还可以有效地保存水分和养料,提高土壤肥力。事实上,之所以肥沃的土壤大都呈现黑色,就是因为含碳量高的缘故。研究人员也表示,生物炭也能提高农业生产率,减少对碳密集肥料的需求。木炭碎料的孔洞结构十分容易聚集营养物质和有益微生物,从而使土壤变得肥沃,利于植物生长,实现增产的同时让农业更具持续性。更妙的是,它把碳锁定在生物群内,而非让它排放到空气中。生物质炭添加到土壤中后可导致土壤中的微生物量和代谢活性增加。中国香港科研用生物质炭丰度控制
13C标记生物炭研究结果表明生物炭稳定性可用0.1M的K2Cr2O7与0.2M的H+混合溶液在100°C下氧化2小时法测定生物炭稳定性决定了它在土壤中分解速率和固碳减排效果,深受国内外科学家关注。生物炭种类受物料和制备方法影响,种类繁多。研究生物炭稳定性有长期矿化培养法,费时肥力,而且不可能穷尽所有生物炭。有采用0.01MH2O2在80°C条件下氧化两天的方法,有采用K2Cr2O7和KMnO4化学氧化法测定的。有用H/C及O/C的比值来衡量的,但这些指标能定性或者半定量的比较不同生物炭之间的相对稳定性。因此研究生物炭的生物稳定性及其定量方法对预测生物炭在土壤中的稳定性意义重大。试验采用13C标记秸秆制备13C标记生物炭,土壤含水量为比较大持水量的60%,培养温度为23±1°C,培养时间为368天。培养期间一共采气21次,其中第1、4、10、22、84、133、197以及368天的气体样品用来分析13C丰度。研究结果表明0.1M的K2Cr2O7与0.2M的H+混合溶液在100°C下氧化2小时的化学方法氧化掉的生物炭碳量与生物炭100年后在土壤中的矿化量较为一致(R2>0.99;REMS=2.53;RD=15.3)。此研究结果提供了一种可靠、有效、廉价且易操作的方法来预测生物炭在土壤中的长期稳定性。江西水稻生物质炭培养方法生物质炭可以去除环境中的污染物,还可以吸附游离碳和氮化合物,减少生物质在转化过程中温室气体的排放。
热解过程中,生物质原料的结构基本印记在了生物炭中,对生物炭的物理化学性质具有决定性影响。生物质热解过程中,质量损失(大部分以挥发有机物的形式)及不相称的收缩或体积减少的发生,导致矿物及碳骨架形成,并且保留了原料的基本孔隙和结构特征。生物炭的孔一般按直径大小分为大孔(ID>50nm)、中孔(2nm<ID<50nm)和微孔(ID<2nm)。生物炭中保留的植物生物质原料的蜂窝状结构构成了其主要的大孔。微孔主要由热解过程中碳的损失及碳架的断裂收缩形成。虽然大孔可能会作为微孔的前体,但是微孔贡献了生物炭的大部分比表面积,微孔的含量与比表面积呈正相关。
“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。
. 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。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%。福建环境修复生物质炭怎么制作
秸秆生物质炭具有较长的使用寿命,可以持续释放有益元素,起到长效改良土壤、净化环境的作用。中国香港科研用生物质炭丰度控制
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。中国香港科研用生物质炭丰度控制