中国学者热解废弃生物质取得重要进展

废弃生物质既是环境污染物，同时也是可再生原料。热解是废弃生物质资源化利用的重要技术之一。通过缺氧条件下的生物质热解，可以得到可再生的生物油、生物炭和一部分热解气。然而，目前存在两个严重阻碍热解技术商业化应用的关键问题，一是热解生物油不稳定易老化变质、且成分复杂难以分离提质，二是热解过程产物价值较低，产品缺乏市场竞争力。

针对这一难题，中国科学技术大学江鸿教授课题组与俞汉青教授课题组合作，通过耦合快速热解、常压蒸馏及化学蒸汽沉积技术，分别成功制备了高热值且稳定的固相生物煤和高性能的碳纳米材料(少层石墨烯和碳纳米管)，为实现废弃生物质热解技术商业化应用提供了重要的技术支撑。

生物质原料(农林废弃物和有机固体废物等)通过热解得到的生物油是一种可再生资源，国内外研究者一直致力于生物油的催化提质和分离，期望获得高附加值的化学品或优质燃料。然而，生物油的成分复杂且不稳定等，使催化提质过程难以持续。

课题组研究发现，通过常压蒸馏过程参数控制，实现生物油快速结焦可以得到一种新的固体燃料。分析显示不同生物质原料(稻壳、锯末、麦秸秆、甘蔗渣、大豆秸秆等)得到的生物煤热值与商用煤热值相当。且生物煤具有性能稳定、低含硫量、不含重金属等环境友好性。模型研究还表明我国生物煤生产潜力可达402百万吨标准煤。相关研究成果发表于Science Advances上。

除了生物油以外，分析结果显示热解气中包含小分子碳有机物，是制备碳纳米材料的潜在前体。研究人员通过优化热解条件，不仅可以直接使用废弃生物质(锯末和麦秸秆)热解气通过化学蒸汽沉积方法制备3D石墨烯，还可以通过改变热解沉积条件得到碳纳米线。相关研究结果发表在Nature Sustainability上。(记者 吴兰)