我国农业面临土壤肥力低、化肥农药施用量大、土地退化普遍,以及农业废弃物资源化利用难等问题,实现农业碳中和充满挑战。我们提出了基于作物秸秆热裂解的生物质炭科技与工程构想,作为我国农业实现绿色和可持续发展的新途径[3]。2017年,秸秆炭化还田被列入国家秸秆处理模式之一。2020—2021连续两年,秸秆炭化还田入围农业农村部重大性技术榜单。十多年的实践证明,生物质炭化还田是实现土壤改良、农业增产、农民增收、食物质量与环境友好的绿色农业科技,能够服务于国家农业可持续发展战略。至此,生物质炭基农业进入了全球视野。生物质炭中的糖脂(Glycolipids)、磷脂质(Phospholipids)等脂肪族化合物是微生物利用的主要成分。青海污泥生物质炭怎么制作
生物炭密度低,呈碱性,吸水能力大。1克生物炭可吸4克左右水。11年连续每年施用12t/ha玉米秸秆炭,土壤容重从不施生物炭的1.06gcm-3降低到0.73gcm-3,田间持水量(waterholdingcapacity)从50%增加到78%,田间土壤水分含量从26%提高到37%。不同于大量一次施用生物炭,连续11年每年施用12t/ha生物炭对土壤pH没有明细影响。降低了土壤有效态铁(Fe)、锰(Mn)和铜(Cu),但增加了有效锌(Zn)含量。增加了土壤总碳、易氧化碳和可溶性有机氮含量。连续11年每年施用2.4t,6t和12t/ha使土壤饱和导水率增加了14%,31%和55%,土壤阳离子交换量(cationexchangecapacity-CEC)分别增加了5.76到20.35%。CEC的增加对提高土壤K+,NH4+吸持量具有重要意义。理论上计算,每增加CEC1cmolkg-1,可增加K+吸持0.68t/ha,或NH4+吸持0.25t/ha。生物炭还能降低土壤比较高温,提高土壤比较低温,减小土壤温度变幅。山西小麦生物质炭丰度控制生物质炭的多孔性及其所含的营养元素为微生物的生长繁殖提供了有利的环境。
生物质炭由生物质在缺氧条件下经过高温转化而成,是一种富含碳素的多孔固体颗粒物质。大量有机废弃物都可用作制备原料。这一“古老”的新生事物能将生物质中不稳定的有机碳转化固定,还因具备多重潜在价值引起土壤学家、农学家、环境学家、生态学家、能源学家的兴趣。在农业领域,土壤中添加生物质炭可以改善持水能力和养分供应,增加微生物活性,利于作物增产;在工业领域,生物质炭可以用作电池电极或催化剂,比如电池中石墨的替代品;在环境领域,生物质炭作为优良的吸附材料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。
生物炭的理化参数主要包括:全碳含量、灰分含量、挥发成分含量、表面元素组成及表面官能团种类和含量、表面负电荷含量等;结构表征主要包括:表面形态和孔隙结构(如比表面积、孔容积和孔径分布等。由于原材料、技术工艺及热解条件等差异,生物炭在结构、挥发成分含量、灰分含量、孔容、比表面积等理化性质上表现出非常的多样性,进而使其拥有不同的环境效应[。目前,国内学者就生物炭的特性、环境行为和效应、土壤性状和产量、碳截留与温室气体减排及其对全球生物地球化学循环影响等领域已开展了大量研究。生物质炭具有高度稳定性和较强的吸附性能。
有研究表明,裂解温度与pH值和CEC的相关系数为0.58和0.30。即随着裂解温度的升高,生物炭的pH值增加,这是因为裂解温度增加了生物炭的灰分含量;裂解温度与生物炭CEC呈正相关,这可能是由于过高的裂解温度增加了生物炭的灰分,进而增大了生物炭的CEC。另外,有研究对pH值和CEC的相关性进行了分析,结果显示pH值和CEC呈正相关,相关系数为0.26。生物炭呈碱性,能够明显提高土壤pH,改变土壤质地,增大盐基交换量,从而引起土壤CEC增加,影响植物对营养元素的吸收效果秸秆生物质炭,这是一种以秸秆为原料经过高温炭化处理而得到的炭素产品。安徽油菜生物质炭用途是什么
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。青海污泥生物质炭怎么制作
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。青海污泥生物质炭怎么制作