十年磨一剑,这个比喻用在中国的农林生物质转化技术上再合适不过了。经过长达十余年的技术攻关,我国终于实现了利用农林生物质资源大规模、高效率生产生物炭。7月5日,合肥综合性科学中心环境研究院牵头完成的“面向高值功能碳基材料创制的农林生物质高效转化关键技术与装备”项目,在合肥顺利通过了科技成果评价。由两院院士和知名专家组成的评价委员会,在经过严格的质询和讨论后,给出了一个很有分量的结论:项目成果总体达到国际先进水平,其中在“生物质催化转化一步法制备生物炭”这个关键技术上,更是达到了国际领先水平。这意味着,咱们国家利用农林生物质资源高效生产生物炭的技术已经完全成熟,并且已经迈入了规模化生产的新阶段。

“我国是农业大国,丰富多样的农林生物质,既是宝贵的能源,也是珍贵的资源。”项目牵头人、合肥综合性国家科学中心环境研究院的邢献军副院长,一语道破了这项技术的核心价值。研发攻关的目的,就是让这些看似寻常的农林“废料”实现高值利用。这不仅是能源替代的问题——用生物炭替代部分化石能源,直接服务于国家的“双碳”目标,更重要的是,把原本被低估的天然碳资源,真正用在了高价值的地方。
那么,技术难点究竟在哪里?传统生物质炭化技术,总是绕不开收率低、质量不稳定、能耗高、还容易造成二次污染这几个老毛病。一系列瓶颈几乎堵死了大规模产业化的路。邢献军团队是怎么破局的?他们的思路很清晰:从催化剂和核心装备两个方向同时发力。
十几年前,团队就认准了干法催化转化这条路线——简单来说,就是不用水、不加压,直接在催化条件下把生物质“一步到位”变成生物炭。但这谈何容易。最大的挑战就是得炭率低和副产物多。突破口在于催化剂。项目组另辟蹊径,以钾盐、钠盐为核心,研发出一系列绿色高效的炭化催化剂,成功解决了这个“拦路虎”。有了好催化剂,还得有能“吃下”这些原料的大胃王装备。传统的炭化装置,受限于生物质本身容重小、传热传质效率差,单套装置产能一直上不去。项目团队经过无数次优化,研制出新型高压炭化装置,彻底扭转了局面。邢献军透露了一个相当震撼的数据:“目前单台高压炭化装置的生物炭年产量可达5万吨以上。”这才是真正实现“规模化”的标志。
技术路线打通了,应用场景自然就打开了。基于大规模、高品质的生物炭,团队又开发出一系列功能多样化的碳基新材料,稳稳地切入了储能、环境吸附、催化等前沿领域。这等于把生物质碳材料的“朋友圈”大大拓宽了,也实实在在地推动了整个生物质相关产业的绿色转型和高质量发展。从项目落地情况来看,成果已经在安徽合肥、芜湖、铜陵、亳州,云南保山,重庆梁平,内蒙古奈曼旗,陕西千阳等全国多个地区推广应用,经济、社会和环境效益都相当亮眼。
当然,这只是个开始。更酷的消息在后面:利用生物炭生产绿色航空煤油,用以替代传统石化航煤的项目,已经在安徽亳州快速推进。当农林废弃物最终变成飞机燃料,这个从田间地头到万米高空的产业闭环,正是中国在碳中和道路上走得越来越实、越来越稳的最好证明。
