中国学者热解废弃生物质取得重要进展

中新网合肥5月20日电 (记者 吴兰)中国科学技术大学20日消息，该校科研人员在热解生物质废弃物资源化利用研究方面取得重要进展。

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。