[发明专利]一种生物质的炭化处理方法

说明书

本发明公开了一种生物质的炭化处理方法，属于废弃物资源化利用领域。包括以下步骤（1）将生物质干燥、粉碎为生物质粉末；（2）将生物质粉末与酸、催化剂混合后加热，生物质完全炭化，得到混合物；（3）将步骤（2）生成的混合物降至室温，向混合物中加入溶剂，搅拌洗涤至炭中吸附的酸全部溶解出、烘干得到生物质炭，以及稀酸或盐。本方法实现生物质的资源化回收利用，生物质炭收率高，不但显著减少了炭排放，得到的生物质炭具有很高的应用价值，反应步骤少、能量消耗低，实现了生物质的低成本炭化处理，符合绿色化学要求。

技术领域

本发明涉及生物质的处理方法，属于废弃物资源化利用领域。

背景技术

生物炭（Biochar），也称为生物碳、生物质炭、生物质焦等。生物炭主要组成元素为碳、氢、氧、氮等，还包含少量微量元素，含碳量一般在60% 以上。在炭化过程中，非碳元素分解和逸出形成孔洞结构，因此具有一定的孔隙度和比表面积。生物炭表面官能团十分丰富，包含羧基、酚羟基、酸酐等多种基团。由于碳原子彼此间以极强的亲和力结合，生物炭具有很高的化学和生物学稳定性，且可溶性极低。生物炭的这些基本性质使其具有吸附性能、催化性能和抗生物分解能力，在农业、能源、环境等领域都有广泛的应用。作为一种土壤改良剂，生物炭形成了一个顽强的碳负性的土壤碳结合体，并将大气中的二氧化碳储存到高度抗性的土壤碳库中。土壤中施用了生物炭后，其营养持久性增强，不仅减少了作物对肥料的需求，而且生物固碳可减少温室气体排放。

生物炭的原料来源十分广泛，据文献报道，许多农林业副产物，例如枣核、核桃壳、胡桃壳、废茶叶、玉米芯、椰子壳、甜菜根、花生壳、稻谷壳、棉花壳、香蕉皮、竹废料、橄榄核、樱桃核、桔子皮、咖啡豆荚、玉米秸秆和木薯皮等，都被尝试用于制备低成本的生物炭。

尽管生物质炭的性质和效应随生物质来源及炭化条件存在差异，但其对许多土壤生物的地球化学过程的影响无疑是显著的。这些影响包括改善土壤结构，提高团聚体稳定性，提高土壤水容量，促进微生物生长，并最终提高土壤的生产力（10%）。在提高作物产量的同时，生物质炭还能够快速提高土壤有机碳含量，降低 N₂O 排放量和污染土壤重金属生物有效性。土壤改良与提质效应，特别是固碳减排仍然是当前的突出需求。废弃物炭化不但处理了秸秆等废弃物，避免了直接焚烧或堆埋分解的排放，增加了土壤有机质碳库，还大幅度改善了土壤的物理性质，促进了生物生长和活性，提升了肥力且降低了环境污染风险，是土壤可持续管理的重要途径。

2017 年 4 月，农业部将秸秆炭化还田列为全国秸秆资源化综合利用的十大模式之一。2017年8月，秸秆工业化生产与炭基肥生态农业技术通过鉴定，被环保企业作为产业技术转化而推广。2017 年 11月底，国家能源局和环保部发布通知，明确支持生物质炭化和炭基肥生产作为煤电生物质能源耦合联产的新模式。

农业生产过程中产生的废弃物脱离了生物质的自然循环过程，导致土壤有机质库不断损耗而肥力消减，同时大量生物质废弃物成为农业环境的污染源和温室气体的排放源。我国农业面临耕地土壤酸化、板结、失墒，以及化肥、农药大量使用等问题，农药和抗生素残留于土壤环境中。秸秆等农业废弃物未得到有效利用，大量直接焚烧加剧了大气污染。在国家绿色发展战略框架下，土壤的可持续利用管理与废弃物资源化循环成为相辅相成的农业可持续发展的出路。