2022年8月20日我公司與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)合作參與研究“生物質(zhì)炭、木醋液資源化深度利用及循環(huán)應(yīng)用農(nóng)業(yè)技術(shù)”開發(fā)正式簽約。

一、項(xiàng)目背景

近年來全球氣候變化帶來的極端氣候事件和自然災(zāi)害成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。國際上加快了化石能源替代戰(zhàn)略步伐，歐盟提出 2050年實(shí)現(xiàn)碳中和，可再生能源將成為能源主流，而生物質(zhì)能源將得到大規(guī)模發(fā)展。我國于2020年提出到2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的“雙碳”戰(zhàn)略，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展可再生能源將是我國實(shí)現(xiàn)碳中和的必經(jīng)途徑。因此，發(fā)展生物質(zhì)能源將在碳中和戰(zhàn)略中具有舉足輕重的地位。中國是農(nóng)業(yè)大國，秸稈等生物質(zhì)能源潛力巨大。我國每年在生產(chǎn)糧食67億噸(2021年)、蔬菜77億噸、水果29億噸的同時(shí)，各種農(nóng)作物秸稈及果樹枝條年產(chǎn)生量已逾10億噸，按平均兩噸秸稈一噸煤的熱值估算，農(nóng)業(yè)每年的生物質(zhì)能源潛力是5億噸煤。因此，能源秸稈等廢棄物的生物質(zhì)能源化利用將是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)增效提質(zhì)、國家能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略方向。秸稈和農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物(例如稻殼、棉稈、玉米秸等)生物質(zhì)氣化能源化是目前投資少、見效快而可持續(xù)的鄉(xiāng)村能源化產(chǎn)業(yè)方向。生物質(zhì)氣化在將生物質(zhì)可燃?xì)廪D(zhuǎn)化為熱能的同時(shí)，產(chǎn)生大量的炭灰和木醋液副產(chǎn)物(分別大約是生物質(zhì)質(zhì)量的20-25%和15-20%)。安徽昌信生物質(zhì)能源有限公司歷經(jīng)數(shù)十年的探索發(fā)展，其分布式稻殼等生物質(zhì)氣、炭聯(lián)產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)多元化服務(wù)系統(tǒng)，技術(shù)已經(jīng)十分成熟，在安徽全省和省外已經(jīng)推廣近20臺(tái)套，每年產(chǎn)出蒸汽十萬噸，相當(dāng)于替代兩萬噸標(biāo)煤，為用能企業(yè)節(jié)省能源支出1500萬元。目前，這個(gè)技術(shù)得到生物質(zhì)能源界的廣泛關(guān)注，在東北、長三角的水稻產(chǎn)區(qū)具有巨大的產(chǎn)業(yè)化推廣潛力，并可為我國鄉(xiāng)村地區(qū)秸稈的能源化增值、為滁州的生物質(zhì)能源科技產(chǎn)業(yè)做出巨大的貢獻(xiàn)。但是，大量的炭灰(生物質(zhì)炭)和木醋液的資源化深度利用和農(nóng)業(yè)循環(huán)，是這個(gè)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)瓶頸，也是秸稈等資源農(nóng)業(yè)綜合利用的技術(shù)瓶頸。

二、需求分析

1、水稻秸稈和稻殼能源化利用對(duì)農(nóng)業(yè)增效提質(zhì)、對(duì)鄉(xiāng)村能源的貢獻(xiàn)全國水稻播種面積近3千萬公頃，稻谷總產(chǎn)量達(dá)21億噸(2021年)，按照谷草比1:1估計(jì)，秸稈總產(chǎn)量2億噸多.按稻殼含量占稻谷20%計(jì)，稻谷加工將每年產(chǎn)生約4千萬噸稻殼。目前水稻秸稈主要是有機(jī)肥化和就地還田，稻殼主要銷售于飼料行業(yè)作為飼料增加料，部分銷售給其它行業(yè)作為還原劑使用。其綜合利用率低于 40%，因此水稻秸稈的能源化利用尚有巨大空間和潛力。 按煤的價(jià)值估算，每畝水稻秸稈和稻殼尚存400元和100元，即上有每畝500余元的價(jià)值可以開發(fā)利用:如果秸稈和稻殼全部能源化，可以替代1億噸標(biāo)煤，而我國每年標(biāo)煤的消耗量高達(dá)40億噸。這對(duì)于鄉(xiāng)村能源的可再生替代具有重大的需求。2、安徽昌信生物質(zhì)能源有限公司生物質(zhì)氣、炭技術(shù)需求昌信能源公司通過多年研究推出生物質(zhì)氣、炭聯(lián)產(chǎn)的高值化利用，目前具有氣化成熟技術(shù)，炭化成熟技術(shù)。這種將稻殼熱解氣化，提供蒸汽能源的路徑，特別適合于需要燃煤供暖的東北地區(qū)、華北地區(qū)，以及需要蒸汽能源的工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，如江淮地區(qū)。充分挖掘生物質(zhì)資源，構(gòu)建生物質(zhì)炭基農(nóng)業(yè)技術(shù)模式，發(fā)展以熱解炭化為基礎(chǔ)的生物質(zhì)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)符合國家綠色低碳的可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展需求。但在推廣過程中，仍有大量的生物質(zhì)炭和木醋液需要進(jìn)一步得到高值化利用，以此提高整體生物質(zhì)綜合利用效。因此需要對(duì)生物質(zhì)炭及氣化過程中的木醋液還需要更好的深度利用。

3、炭灰和木醋液農(nóng)業(yè)資源化深度開發(fā)的需求

水稻秸稈和稻殼氣炭化提供能源的同時(shí)，高達(dá)30-40%的質(zhì)量將轉(zhuǎn)化為炭灰和木醋液。一個(gè)每天提供500蒸汽的氣炭聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，每天將產(chǎn)生75噸炭灰，15噸木醋液。水稻秸稈含有豐富的有機(jī)質(zhì)，同時(shí)含有Ca，K，Fe和Si等灰分元素10%，堿性的炭灰可以改良酸性土

壤，補(bǔ)充土壤中微量元素，增加土壤有機(jī)質(zhì)。而產(chǎn)生的木醋液呈微酸性，含有可溶性有機(jī)質(zhì)和少量有機(jī)和無機(jī)營養(yǎng)成分。這些能源外的副產(chǎn)物循環(huán)于農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)碳中和的需求，也是土地可持續(xù)的需求。如何將這些副產(chǎn)物根據(jù)其性能和水稻低碳綠色安全生產(chǎn)的需求，開發(fā)為農(nóng)

業(yè)上增產(chǎn)增效、土地健康、農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品，將是水稻秸稈氣炭化可持續(xù)發(fā)展和水稻生產(chǎn)循環(huán)生態(tài)高效發(fā)展的共同需求。秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)熱解炭化制得的生物質(zhì)炭，具有表面積高、有機(jī)質(zhì)豐富、礦質(zhì)元素有效性高等特點(diǎn)，清潔安全顆?；⒐烫紲p排無污染，是全球新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)品，是國際生物質(zhì)炭協(xié)會(huì)推薦的碳中和和土壤改良先進(jìn)技術(shù)。秸稈炭化還田可將穩(wěn)定態(tài)的碳保存于土壤，在補(bǔ)充土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分的同時(shí)有效改善土壤結(jié)構(gòu)

和平衡酸堿度，提升土壤緩沖性和保肥蓄水能力。生物質(zhì)炭由于其表面堿性冠能團(tuán)與多孔特征賦予的較高反應(yīng)活性，可以通過吸附、沉淀、螯合、封存來固定土壤和水體中的重金屬和有機(jī)污染物，為污染耕地修復(fù)帶來了新的技術(shù)。生物質(zhì)熱解炭化還田技術(shù)具有多贏效應(yīng)并有效的服務(wù)于未來農(nóng)業(yè)固碳減排與綠色發(fā)展，2017年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部將秸-炭-肥還田改土模式列為十大秸稈資源利用的典型模式之

一，2020年秸稈炭基肥利用增效技術(shù)被推介為農(nóng)業(yè)農(nóng)村部10大引領(lǐng)技術(shù)。

這些需求的技術(shù)形式包括:

(1)可以大量消納炭灰的功能性生物質(zhì)炭循環(huán)應(yīng)用產(chǎn)品，包括但不限于土壤改良劑，園林苗木基質(zhì)，污染地土壤修復(fù)材料，農(nóng)業(yè)環(huán)保中吸附性材料等;

(2)大量消納木醋液的液態(tài)生物有機(jī)制劑，包括蔬菜/花卉營養(yǎng)劑或植物調(diào)理劑、液體有機(jī)肥、鹽堿土改良劑、藥肥載體等;

(3)以炭灰為載體和木醋液為調(diào)節(jié)劑的農(nóng)用肥料產(chǎn)品(炭基有機(jī)肥、炭基復(fù)合肥/摻混肥;

(4)氣炭化循環(huán)綠色水稻農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范基地，建設(shè)應(yīng)用上述循環(huán)產(chǎn)品的特色炭基健康農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園;

三、解決方案

技術(shù)方法:

對(duì)生物質(zhì)氣化設(shè)備產(chǎn)出的生物質(zhì)炭(主要是稻殼炭和水稻秸稈炭)和木醋液按物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分置和分值利用，開發(fā)功能性循環(huán)應(yīng)用產(chǎn)品，分別可用于生態(tài)(例如綠色園林景觀)、環(huán)保(例如城鄉(xiāng)污染土地修復(fù))、農(nóng)業(yè)(例如高品質(zhì)炭基肥料等)、生活(例如各類炭吸附劑)等。技術(shù)路線:設(shè)備氣化原理-材料與炭的關(guān)系-物理結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系，固定有機(jī)質(zhì)與活性有機(jī)質(zhì)的關(guān)系，固液配比與元素配比關(guān)系，以及產(chǎn)品劑型與產(chǎn)品功能的關(guān)系，盆栽-小區(qū)-大田試驗(yàn)創(chuàng)新功能性循環(huán)應(yīng)用產(chǎn)品(土壤改良劑、炭基有機(jī)肥、炭基摻混肥、炭基液體(沖施/噴施)肥、污染鈍化劑、炭基生態(tài)建材、炭基苗木基質(zhì)等)，構(gòu)成就生物質(zhì)炭多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)技術(shù)，為公司核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)模式復(fù)制提供解決方案。

四、解決方案提供方能力

1.現(xiàn)有工作基礎(chǔ)

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)是國內(nèi)最早進(jìn)行秸稈炭化和生物質(zhì)炭農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究的前沿單位，是2017年農(nóng)業(yè)部秸稈資源化十大模式之一的提出單位，更是最早秸稈生物質(zhì)炭產(chǎn)業(yè)化農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)的權(quán)威機(jī)構(gòu)。團(tuán)隊(duì)集成了秸稈生物質(zhì)炭土壤改良-炭基肥生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)，構(gòu)建了秸稈專業(yè)化收集模式和移動(dòng)式就地炭化還田等配套模式，將鄉(xiāng)村秸稈、糞污和綠化廢棄物協(xié)同炭化處理并高值物質(zhì)提取利用，新開發(fā)出炭基土壤健康調(diào)理劑和炭基營養(yǎng)液體肥，構(gòu)成炭基復(fù)合肥、炭基摻混肥等類型的固體炭基肥，生物富硒葉面調(diào)理劑、炭基液體復(fù)合肥等液體噴施肥，以及固碳、營養(yǎng)和抗逆功能的炭基土壤調(diào)理劑拋撒肥等生物質(zhì)炭產(chǎn)品系列，集成為農(nóng)產(chǎn)品綠色循環(huán)生產(chǎn)的“一炭三肥”，形成“固碳改土、促生強(qiáng)根、營養(yǎng)優(yōu)質(zhì)”的健康生態(tài)農(nóng)業(yè)體系，并開發(fā)了炭基肥項(xiàng)目碳匯計(jì)量方法學(xué)。先后承擔(dān)生物質(zhì)炭綠色農(nóng)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化與示范、土壤生物炭固碳增肥與污染阻控協(xié)同技術(shù)及示范、生物炭修復(fù)重金屬污染農(nóng)田關(guān)鍵技術(shù)研究以及生物炭基肥料及微生物肥料研制等國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、科技部農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目、農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)項(xiàng)目等30余項(xiàng)，同時(shí)承擔(dān)了“生物質(zhì)炭土壤可持續(xù)發(fā)展(Biochar for sustainable soil management)”、“中挪威生物質(zhì)炭基肥農(nóng)業(yè)利用”等聯(lián)合國環(huán)境署國際合作項(xiàng)目。獲得生物質(zhì)炭基土壤調(diào)理劑、生物質(zhì)炭基液體肥料、生物質(zhì)炭基基質(zhì)以及炭基種子

包衣劑等發(fā)明專利授權(quán)9項(xiàng)。2013-2015年間多次被河南省、山西省和教育部授予科技進(jìn)步獎(jiǎng)，2019年獲教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。研制的生物質(zhì)炭基肥已經(jīng)在全國進(jìn)行推廣，炭基土壤調(diào)理劑(炭基有機(jī)肥)和炭基液體肥等技術(shù)正在全國水果、蔬菜和人參等產(chǎn)業(yè)示范推廣，并在南京市建有炭基生態(tài)健康農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園。

2.項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及團(tuán)隊(duì)

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人潘根興教授:.

農(nóng)學(xué)博士，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)二級(jí)教授，中山學(xué)者教授，“農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境”雙一流學(xué)科土壤學(xué)首席教授。農(nóng)業(yè)部批農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境研究所所長，國家土壤標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)委員，國家濕地科學(xué)技術(shù)委員會(huì)委員和濕地標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)委員，國際生物質(zhì)炭協(xié)會(huì)(IBI)董事及亞洲中心主任，“生物質(zhì)炭與綠色農(nóng)業(yè)”國家引智成果示范基地主任，《巴塞爾公約》組織“固體和危險(xiǎn)廢物管理”國際專家，國際生態(tài)環(huán)境科學(xué)組織(SCOPE)土壤健康委員會(huì)主席?！吨袊蟀倏迫珪返谌?/font>(2022年出版)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)科副主編、農(nóng)業(yè)環(huán)保領(lǐng)域主編。《地球科學(xué)進(jìn)展》《土壤學(xué)報(bào)》、《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》編委，《農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)》副主編。長期從事