近日，一塊位于江蘇省南京市高淳區東壩街道和氣澗村的水稻田備受關注。2022年7月，高淳區與生態環境部南京環境科學研討所、南京農業年夜學、南京國環有機產品認證中間無限公司一起配合，向和氣澗村淳和水稻專業一起配合社的500畝有機水稻田投放了60噸生物質炭。觀測數據顯示，2022年11月30日至2023年11月30日，這片稻田病蟲害發生率均勻降落15%，泥土固碳量均勻增添89%，稻田溫室氣體直接排放均勻減少16%，凈排放量均勻減少51%，共產生碳匯130.67噸二氧化碳當量。
不僅這般，這些碳匯隨后被一家公司以每噸75元、總價9800.25元的成交價拍下，成為全國生物質炭有機水稻產生碳匯的“第一拍”。種田人變“賣碳翁”，種水稻的同時收獲好空氣，還能將“碳票”換成鈔票。成績這片水稻田的生物質炭究竟為何物？生物質炭的應用能否能為碳減排供給無力支撐？
實現碳減排的同時吸附有包養機淨化物
稻田是溫室氣體甲烷的主要排放源，我國每年稻田甲烷排放量約500萬—800萬噸。2022年5月，農業農村部、國家發展改造委配合印發《農業農村減排固碳實施計劃》，將稻田甲烷減排行動置于十年夜行動之首。
生物質炭能否能為有機稻田固碳減排分憂，成為專家學者的關注點。事實證明，生物質炭的潛力不成小覷。
生物質炭是指將秸稈、樹枝、菌渣等生物質廢棄物，在無氧或限氧環境中，經高溫熱裂解所產生的富碳固態物質。南京農業年夜學資源與環境科學學院副傳授程琨告訴科技日報記者，在無氧或限氧條件下，生物質廢棄物在250℃—750℃發生熱解。其碳水化合物結構崩解后，將產生生物質炭、木醋液和生物質可燃氣。今朝國內外生物質熱解技術年夜致可分為三年夜類：一類是在小于500℃環境下的低溫慢速熱解，一類是在500℃—700℃的中溫疾速熱解，一類是在700℃以上的高溫閃速裂解。
“生物質炭用于農業生產能增添泥土有機質、改良泥土性質，進步泥土養分和水分堅持才能，促進作物生長，進步作物產量并改良農產品品質。”南京農業年夜學資源與環境科學學院傳授鄭聚鋒說，生物質炭普通呈堿性，施進泥土后可以中和泥土酸性，促使泥土中的重金屬離子沉淀。同時，生物質炭還可以有用吸附泥土中的重金屬，減少作物對重金屬的接收。
“我們和國內其他學術團隊大批的田間試驗顯示，生物質炭可以顯著下降我國南邊鎘淨化稻田水稻籽粒對鎘的接收。”鄭聚鋒包養介紹，生物質炭具有較年夜比概況積、孔隙多，能夠吸附并固定有機淨化物在其概況，還能通過增強泥土中微生物的活性，進步微生物分化有機淨化物的才能。是以，生物質炭施用于含有機淨化物的泥土，可以有用阻控植物對有機淨化物的接收。
生物質炭除被直接施用進行泥土改進外，還可與氮、磷、鉀等化學肥料依照必定比例混雜后，制成生物質炭基肥，作為新型肥料在農田中廣泛應用。鄭聚鋒曾統計過國內247個觀測點的炭基肥田間試驗數據，發現施加了炭基肥后，玉米、年夜豆、水稻、蔬菜等作物增產率達7.8%—16.8%，一切作物均勻增產10.9%。
“我們團隊在2017年也做過研討，發現在農田施加生物質炭基肥后，可以晉陞肥料的養分應用效力并下降溫室氣體排放。此中，氮素應用效力晉陞了43%，而碳排放下降了20%。”鄭聚鋒說。
在炭化裝備研制等方面包養已有創新結果
在國際社會，生物質炭市場呈現出勃勃生機。國際生物質炭協會和american生物質炭協會發布的《2023年全球生物質炭報告》顯示，生物質炭生產商、經銷商、增值生產商和設備制造商的營收在2023年超過了6億美元，2021—2023年間的復合年均增長率達到了97%。預計到2025年，生物質炭相關產業營收將進一個步驟增長至33億美元。
鄭聚鋒介紹，相關文獻顯示，生物質炭每年在全球具備的碳移除潛力可達3億噸—20包養億噸二氧化碳當量。若獲得廣泛應用，生物質炭在中國的固碳減排潛力可接近9000萬噸二氧化碳當量。
“今朝我國的生物質炭研討在炭化裝備研制、生物質炭工程技術創新、氣炭肥多聯產技術創制等方面，已經積累了一些創新結果。”南京農業年夜學資源與環境科學學院副傳授卞榮軍說，當前，在水體、泥土、年夜氣中的淨化物吸附、鈍化、降解方面，國內已經研發出多種生物質炭基資料。
此外，具有緩釋高效效能的炭基復合肥等綠色肥料，也可以服務于農業面源淨化管理。卞榮軍舉例，有團隊將生物質炭概況改性后，讓其能針對性地吸附多環芳烴等淨化物，克制氧化亞氮、氨氣、甲烷的排放，從而實現農業減污降碳。也有研討團隊在秸稈等原資料熱解過程中，通過添加鐵、錳等氧化物，讓生物質炭的概況能吸附更多淨化物。
畜禽糞便的科學處理與資源化應用有利于消減淨化物、減少養分流掉、促進規模化畜禽養殖業可持續發展。卞榮軍介紹，有研討顯示，將生物質炭與畜禽糞便共堆肥，可以增強發酵後果，并下降氨氣的排放，減少包養堆肥中氮素損耗。
生物質炭與農業化肥的“聯姻”也展現出應用遠景。“在化肥中添加生物質炭，可以應用生物質炭的孔隙和官能團，將化肥中的養分堅持在泥土中，減少養分損掉，從而晉陞養分應用效力。”卞榮軍說。
不過，在卞榮軍看來，生物質炭產業化還處于技術攻堅和商業化應用開拓的關鍵階段，相關生產標準尚待樹立。例如晉陞熱解裝備的連續化生產才能，以及生物質熱解過程中尾氣的凈化，都是當前需求重點關注的問題。
程琨則認為，當前生物質炭推廣仍存在應用本錢過高級短板。特別是生產本錢和運輸本錢較高，每噸生物質炭的應用本錢年夜約在1500元以上。
針對分歧原料生物質炭特徵開發專用產品
應用生物質炭是晉陞泥土碳匯的一條有用途徑，同時生物質炭也可以把生物質廢棄物綜合應用起來，合適低碳、綠色、高效、循環和可持續的高質量發展理念。2019年，聯合國當局間氣候變化專門委員會將生物質炭泥土固碳量的計算納進《IPCC 2006年國家溫室氣體清單指南2019修訂版》，這為生物質炭生態效益轉化為經濟效益供給了契機。
在程琨看來，未來，針對分歧原料生物質炭特徵開發專用產品，是生物質炭產業發展的主要標的目的。“例如，林木類生物質炭堿性高、孔隙發達，可直接用于重金屬淨化農田管理。林木類、果殼類生物質炭還可以與畜禽糞污混雜堆肥，通過接種無益微生物，制備泥土調理劑，用于鹽堿土、連作障礙泥土管理和中低產田泥土疾速改進。而秸稈類生物質炭由于養分含量高，可以和化學肥料結合制備成生物質炭基肥，部門替換化學肥料用于重要糧食作物生產。”程琨說。
生物質廢棄物炭化過程中的產物，也將產生經濟價值。程琨介紹，炭化過程中產生的木醋液，可以和生物質炭浸提液用于生產商品液體肥，一方面能為植物生長供給養分，另一方面可作為植物促生劑進步植物抗逆性。此外，木醋液還可用于制備醋酸、醋酸鹽等化學品，在農業、養殖業、護膚美容、醫療保健等領域發揮感化。炭化過程中產生的生物質可燃氣則是主要的清潔動力，可通過替換傳統化石動力用于發電或供熱，服務于動力平安。
“針對生物質炭化技術進行多元化產品開發，通過專業化的農業綠色低碳技術服務、碳資產治理服務，可以構建‘炭基農業’新形式，服務農業新質生產力發展。”對于生物質炭的未來，程琨信念滿滿。