张齐生院士：年轻科学家应多关注生物质炭

张启胜

■我们的记者丁佳

当今世界，人类面临着气候变化、环境污染、能源枯竭等生态危机的挑战。寻找绿色能源促进可持续发展已成为全球共同的选择。

中国工程院院士、南京林业大学教授张启胜认为，农林生物质包括各种秸秆、稻壳、果壳和果树枝条，具有来源广、数量大、可再生的特点，是一种非常宝贵的绿色资源。

生物质有多种利用方式，其中气化技术是指在高温、无氧或缺氧条件下加热生物质产生可燃气体的过程。事实上，气化技术早在19世纪就在欧洲诞生了。然而，由于当时石油和天然气的使用方便，这一技术并没有受到业界的重视，被人们遗忘了一个多世纪。

十多年前，张启胜和他的研究团队开始关注这项技术。他们提出了气化和多联产的概念。在生产可燃气体的同时，他们获得了生物质炭和生物质提取物，解决了单一产品的问题。同时，他们还重点开发了可燃气体、生物质炭、生物质提取物、焦油和余热回收技术的各种应用方式，并建成了综合电、热、碳联合工厂。

"经过加工，生物质能产生四种主要产品:气体、碳、液体和热量."张启胜说，“一公斤生物质燃料可以产生2.5-3立方米的可燃气体，可用于发电和锅炉燃料。”

另一种副产品生物炭制成活性炭后，是一种优良的吸附净化材料，也可作为催化剂或催化剂载体，是工业、农业、国防、交通、医药卫生、环保和尖端科学不可缺少的重要材料。

以秸秆炭为例，可用于改良土壤，制成碳基复合肥还田，增加土壤孔隙度，改善土壤通风和透水性，缓解土壤板结问题。与此同时，氮、磷、钾、镁和其他元素返回到土壤中，可以补充铜、铁、锌和其他植物必需的微量元素，提高作物的产量和质量。然而，湖南农业大学进行的水稻试验表明，在两种镉污染土壤中施用碳基复合肥后，水稻中镉和铅的含量未被检测到，产量提高了10%以上。

“碳是一种非常有前途的材料，并且在历史上获得过许多诺贝尔奖。生物质气化后产生的碳的附加值甚至可以超过可燃气体。”张启胜呼吁年轻科学家更加关注生物炭。

生物质材料经过热解气化后，会产生一些液体，其中含有许多有机化学成分，如酸、醇、酯、酚等。

这些所谓的“废液”也是珍宝。张启胜的研究表明，生物质提取物中含有的许多有机化合物具有生物活性，并具有促进作物生长、抑菌、杀菌等特性。如生物质稻壳活性提取物对白色念珠菌和大肠杆菌有很强的抑菌和杀菌作用，抑菌率可达90%以上。

活性有机叶面肥也可以用生物质提取物为基质，添加一定量的作物生长所需的大、中、微量元素制成张启胜说，对西红柿、苹果、萝卜、水稻和其他农产品进行的试验表明，这种叶面肥可以显著提高作物的产量和质量。

此外，由于气化过程中的许多步骤需要冷却，会产生大量的废热蒸汽，回收的热能也可用于工业。“只要仔细研究，生物质气化技术就大有可为。在现有500MW气化炉多年成功运行的基础上，我们计划建设一个5MW生物质发电厂与碳基复合肥、生物质发电厂和活性炭的联合企业。力争每个企业消耗6万吨生物质原料，实现1亿元销售。”张启胜说道。

中国科学新闻(2014-07-16，第一版集锦)