生物質(zhì)炭化技術(shù)的農(nóng)林廢棄物技術(shù)中的運用

王立寧 韓鑫宇

（吉林建筑大學(xué) 吉林長春 130118）

引言

農(nóng)林產(chǎn)業(yè)作為推動我國國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)，在“十三五”和十九大背景下，我國大力倡導(dǎo)綠色環(huán)保、節(jié)能減排理念，因此農(nóng)林廢棄物資源化利用成為了社會關(guān)注焦點。生物質(zhì)炭化技術(shù)作為近些年新興的資源化利用技術(shù)之一，可以將農(nóng)林廢棄物炭化，并以穩(wěn)定態(tài)生物炭形式產(chǎn)生系新型生物炭產(chǎn)品，該項技術(shù)不僅能夠有效改良農(nóng)林土壤質(zhì)量，還能夠緩解水污染、加強土壤修復(fù)，對推動我國農(nóng)林產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

1 生物質(zhì)炭化技術(shù)相關(guān)闡述

生物質(zhì)炭化技術(shù)是生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)的一個分支，該項技術(shù)是指切碎或成型后的生物質(zhì)原料，在絕氧、低氧環(huán)境下通過加熱升溫的形式，讓物質(zhì)內(nèi)部分子分解產(chǎn)生生物炭、生物油、不可冷凝氣體的一項技術(shù)。不同炭化材料、工藝、方法所生成的生物炭性質(zhì)存在著一定差異，生物炭環(huán)境效應(yīng)和物理特性有著直接聯(lián)系，特備是在土壤生態(tài)系統(tǒng)中這種聯(lián)系更加密切。土壤系統(tǒng)具備諸多的物理結(jié)構(gòu)特征，包括不同土壤類型、礦物組成、有機質(zhì)等都會產(chǎn)生不同物理特性，而生物炭作為外源物質(zhì)，一旦輸入勢必會造成土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與性能。并且土壤物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化會帶動化學(xué)特性、生物特性產(chǎn)生變化，從而影響植物的生長。所以，進一步掌握生物炭物理特性十分重要。

2 生物質(zhì)炭化技術(shù)在農(nóng)林廢棄物資源化利用中的運用

2.1 固碳減排

為了能夠減緩全球氣候變暖，需要進一步加強碳捕捉技術(shù)、碳存儲技術(shù)的研究。生物炭由于具備多芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，所以具備高度的熱穩(wěn)定性以及生物化學(xué)性，難以被微生物降解吸收，所以會在土壤當(dāng)中長期存留。生物炭作為土壤中有機碳存儲庫，可以實現(xiàn)固碳的作用。而通過對農(nóng)林廢棄物進行生物質(zhì)炭化處理，并將所產(chǎn)生的生物炭還林，提升農(nóng)林的固碳作用，緩解全球變暖的趨勢。采用生命周期評價方法對農(nóng)林廢棄物制備生物炭調(diào)查固碳減排能力研究表明，每噸生物質(zhì)原料可以固定二氧化碳800-900kg，其中有65%以上與生物炭碳存儲功能有關(guān)。而我國每年所生產(chǎn)的農(nóng)林廢棄物多大8億噸，綜合利率達到了72%以上。可見生物炭可以同時實現(xiàn)農(nóng)林廢棄物資源化利用和固碳減排的作用。

2.2 強化土壤肥力

生物炭可以起到改善土壤的作用，當(dāng)代研究已經(jīng)證明了生物炭具有吸附營養(yǎng)元素的作用，如NH4+-N，同時生物炭由于具備多孔特性可以降低營養(yǎng)元素丟失。通過將農(nóng)林廢棄物進行生物質(zhì)炭化處理，配合上肥料施加可以有效起到固肥的作用。炭基肥料是一種控緩肥，能夠?qū)o機肥料和營養(yǎng)元素與生物炭相組合、加工，從而降低土壤釋放養(yǎng)分的速率。雖然生物炭基肥技術(shù)對加強農(nóng)林地肥力有著積極作用，但是該項技術(shù)還處于初期發(fā)展階段。由于我國農(nóng)林廢棄物資源非常多，通過生物質(zhì)炭化技術(shù)將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化成為炭基復(fù)合肥有著極大的發(fā)展空間。在日常運用當(dāng)中，可以將農(nóng)林廢棄物進行生物質(zhì)炭化處理，生產(chǎn)出炭基復(fù)合肥產(chǎn)品，并將炭基復(fù)合肥還田還林，實現(xiàn)資源再利用、減少燃燒污染、增加土壤肥力的目標(biāo)。

2.3 實現(xiàn)環(huán)境保護目標(biāo)

農(nóng)林廢棄物在經(jīng)過生物質(zhì)炭化技術(shù)處理之后生成生物炭，不僅僅能夠起到固碳減排、改善土壤（增肥）的效果，在新時期下隨著生物炭產(chǎn)品進一步開發(fā)，還可以起到環(huán)境保護的目標(biāo)。將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為生物炭，再進行還田還林可以起到土壤養(yǎng)分流失、提升土壤肥力、降低農(nóng)藥使用量的作用，而這恰恰是保護環(huán)境的表現(xiàn)。生物炭表面多孔結(jié)構(gòu)可以存儲營養(yǎng)元素，可以起到減少肥料流失和潛在流失風(fēng)險，降低農(nóng)林行業(yè)的污染。此外，農(nóng)林生產(chǎn)中可能會生產(chǎn)較多的農(nóng)藥有機污染物以及重金屬，生物炭可以對這些物質(zhì)起到吸附、遲滯效用，影響這些污染物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化以及擴散，可以修復(fù)已經(jīng)被污染的農(nóng)林土壤。但是該項技術(shù)還處于初期研究階段，想要廣泛推廣和應(yīng)用，還需要相關(guān)單位進一步研究。我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)還處于初期發(fā)展階段，隨著進一步研究和發(fā)展，農(nóng)林廢棄物資源生物質(zhì)炭化技術(shù)勢必會有更大的發(fā)展空間。

結(jié)語

綜上所述，生物質(zhì)炭化技術(shù)在農(nóng)林廢棄物資源化領(lǐng)域中具有非常大的發(fā)展空間，可以將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為生物炭，從而起到固碳減排、提升土壤肥力、環(huán)境保護的目標(biāo)，讓農(nóng)林廢棄物變廢為寶，科學(xué)還田還林，實現(xiàn)農(nóng)林產(chǎn)業(yè)的循環(huán)發(fā)展形式，這對推動我國農(nóng)林產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。