张齐生：年轻科学家应多关注生物质炭
2014年07月16日 来源： 中国科学报 作者： 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，寻找可持续发展的绿色能源成为全球的共同选择。
在中国工程院院士、南京林业大学教授张齐生看来，包括各种秸秆、稻壳、果壳、果树枝条等在内的农林生物质，具有来源广、数量多、可再生等特点，是一种十分宝贵的绿色资源。
生物质的利用方式有很多，其中气化技术是指生物质在高温、无氧或缺氧条件下加热产生可燃气体的过程。其实早在19世纪，气化技术就已经在欧洲诞生。但由于当时使用油、气十分便捷，这项技术一直未受到工业界的重视，被人们忘却了一个多世纪。
十几年前，张齐生和他的研究团队开始关注这项技术。他们提出了气化多联产的理念，在制取可燃气的同时，获得了生物质炭和生物质提取液，解决了产品单一问题，同时他们还着力开发可燃气、生物质炭、生物质提取液、焦油的多种应用途径和余热的回收利用技术，建设综合的电、热、炭联合工厂。
“生物质经过加工，能够产生气、炭、液、热四大产品。”张齐生说，“1千克生物质燃料，能够产生2.5~3立方米的可燃气，这些可燃气可用于发电和锅炉燃料。”
而另一副产品——生物质炭，制成活性炭后，是优良的吸附、净化材料，也可以作为催化剂或催化剂载体，是工业、农业、国防、交通、医药卫生、环保事业和尖端科学不可或缺的重要材料。
以秸秆炭为例，它可以用于改良土壤和制作炭基复合肥还田，增加土壤孔隙度，改善土壤通气、透水状况，缓解土壤板结的难题；同时将氮、磷、钾、镁等元素返回到土壤中，可补充植物所必需的铜、铁、锌等微量元素，提高农作物的产量和品质。而湖南农业大学一项水稻试验表明，在两处镉一级污染土壤中施加炭基复合肥后，稻谷中镉和铅的含量未检出，产量增长超过10%。
“炭是一种非常具有研究前景的材料，历史上多次获得诺贝尔奖。生物质气化后产生的炭，其附加值甚至能够超过可燃气。”张齐生呼吁，年轻科学家应多多关注生物质炭。
生物质材料经热解气化后，会产生一些液体，其中含有酸类、醇类、酯类、酚类等多种有机化学成分。
这些所谓的“废液”其实也是宝贝。张齐生的研究表明，生物质提取液中含有的许多有机化合物，本身都具有生物活性，具有促进作物生长和抑菌、杀菌等性能。如生物质稻壳活性提取液对白色念珠菌、大肠杆菌有很强的抑菌、杀菌效果，抑菌率可达90%以上。
“还可以用生物质提取液作为基质，加上农作物生长必需的一定数量的大量元素、中量元素和微量元素，制成活性有机叶面肥。”张齐生说，在番茄、苹果、萝卜、水稻等农产品上开展的试验都表明，这类叶面肥能够显著提高作物的产量和品质。
此外，由于气化过程的多个步骤都需要进行冷却，可产生大量的余热蒸汽，而这些回收起来的热能，也能够在工业上大展身手。“只要认真加以研究，生物质气化技术是大有可为的。我们打算在现有500千瓦气化炉成功运行多年的基础上，建设5兆瓦生物质电厂与炭基复合肥、生物质电厂与活性炭等联合企业。力争使每个企业消耗6万吨生物质材料，实现亿元销售。”张齐生说。
