热解过程中,生物质原料的结构基本印记在了生物炭中,对生物炭的物理化学性质具有决定性影响。生物质热解过程中,质量损失(大部分以挥发有机物的形式)及不相称的收缩或体积减少的发生,导致矿物及碳骨架形成,并且保留了原料的基本孔隙和结构特征。生物炭的孔一般按直径大小分为大孔(ID>50nm)、中孔(2nm<ID<50nm)和微孔(ID<2nm)。生物炭中保留的植物生物质原料的蜂窝状结构构成了其主要的大孔。微孔主要由热解过程中碳的损失及碳架的断裂收缩形成。虽然大孔可能会作为微孔的前体,但是微孔贡献了生物炭的大部分比表面积,微孔的含量与比表面积呈正相关。生物质炭含有发达的孔隙,施用于土壤,可有效降低土壤容重,改善土壤孔隙结构。福建油菜生物质炭培养方法
废弃物生物质炭化利用过程将一大部分绿色植物光合产物碳以生物质炭的形式固定下来,与直接燃烧或还田相比,有机碳的周转时间大幅度延长,将大气二氧化碳更长时间地封存于土壤。有研究表明,生物质炭稳定性强,在土壤中至少存留几百年。其次,生物质炭化过程还回收利用了有机质中大部分的养分资源和一部分能量,既节约了能源,又减少了化学肥料施用,进而减少了化学肥料生产过程中的温室气体排放。第三,生物质炭施用后还能减少农田温室气体直接排放。对多个田间试验的数据整合分析发现,生物质炭施用后农田氧化亚氮和稻田甲烷排放分别降低13.6%和15.2%,每生产1千克谷物温室气体排放量减少3.5千克二氧化碳当量。按照2018年全国粮食产量6.58亿吨计,生物质炭施用当年全国温室气体排放可减少23亿吨二氧化碳当量。因此,生物质炭农业应用的碳中和潜力巨大。河北玉米生物质炭怎么培养生物质炭在酸性土中能提高土壤pH,降低铝毒。
生物炭的理化参数主要包括:全碳含量、灰分含量、挥发成分含量、表面元素组成及表面官能团种类和含量、表面负电荷含量等;结构表征主要包括:表面形态和孔隙结构(如比表面积、孔容积和孔径分布等。由于原材料、技术工艺及热解条件等差异,生物炭在结构、挥发成分含量、灰分含量、孔容、比表面积等理化性质上表现出非常的多样性,进而使其拥有不同的环境效应[。目前,国内学者就生物炭的特性、环境行为和效应、土壤性状和产量、碳截留与温室气体减排及其对全球生物地球化学循环影响等领域已开展了大量研究。
“一炭三肥”炭基生态途径以低温热解技术为基础,炭化利用多种农业废弃生物质资源,形成了集农业废弃物处理、生物质能源利用与土壤改良和环境治理的多元化利用途径,主要产品包括生物质炭(基础产品)、土壤改良剂(炭基有机肥)、炭基复混(掺混)肥、液体复合肥4个产品。林木类生物质炭pH高、孔隙发达,可直接用于重金属污染农田治理。秸秆类和城市污泥生物质炭养分含量高,可以和化学肥料结合制备成生物质炭基肥,部分替代化学肥料用于主要粮食作物生产。林木类、果壳类生物质炭与畜禽粪污混合堆肥,通过接种有益微生物,制备土壤调理剂,用于盐碱土、连作障礙土壤治理和中低产田土壤快速改良。其中,生物质炭为土壤结构重建提供有机质支撑,畜禽粪污为土壤微生物和植物生长提供养分资源。炭化过程中产生的木醋液和生物质炭浸提液用于生产商品液体有机肥,一方面为植物生长提供养分,另一方面可作为植物促生剂提高植物抗逆性。浸提后的生物质炭保留了良好的孔隙结构和表面活性,可用于重金属污染土壤治理。炭化过程中产生的可燃气体可直接为生物质炭基肥制造、生物质炭原料烘干提供能源。生物质炭中的糖脂(Glycolipids)、磷脂质(Phospholipids)等脂肪族化合物是微生物利用的主要成分。
有研究表明,裂解温度与pH值和CEC的相关系数为0.58和0.30。即随着裂解温度的升高,生物炭的pH值增加,这是因为裂解温度增加了生物炭的灰分含量;裂解温度与生物炭CEC呈正相关,这可能是由于过高的裂解温度增加了生物炭的灰分,进而增大了生物炭的CEC。另外,有研究对pH值和CEC的相关性进行了分析,结果显示pH值和CEC呈正相关,相关系数为0.26。生物炭呈碱性,能够明显提高土壤pH,改变土壤质地,增大盐基交换量,从而引起土壤CEC增加,影响植物对营养元素的吸收效果生物质炭的添加对土壤质地、土壤性质以及土壤微生物群落等产生巨大的影响,并影响土壤原有机碳的矿化速率。河北玉米生物质炭怎么制作
生物炭的多孔性、高比表面积、高吸附性和高阳离子交换量,能够吸持有机质养分。福建油菜生物质炭培养方法
近年来,由于生物质的可再生性,生物质质炭的工艺不断改进升级,从传统的外部供热碳化干馏工艺,逐步转向自生可燃气循环燃烧供热工艺,或是采用生物质炭化、干馏、气化多联产工艺,这些工艺促进了生物质制炭产业化发展。随着科学技术不断进步和农村经济快速发展,农作物产量不断提高、农产品加工产业迅速发展以及新农村建设不断展开,包括农作物秸秆在内的各种农林废弃物总量和种类呈上升趋势。特别是近十年来,随着农村城市化进程步伐的加快,农民生活水平明显提高,对于可用作燃料和肥料的农林废弃物利用率越来越低。农林废弃物的高效处理处置及资源化利用已成为制约农业可持续发展的一个难题。随着国家对秸秆综合利用的重视度较高,生物炭技术作为秸秆综合利用的重要途径之一,必将在全国范围内得到大规模推广和应用,同时在“双碳”背景下,我国生物炭产业化进程将不断加快,未来行业发展前景可期。福建油菜生物质炭培养方法