“農林廢棄物快速熱解創制腐植酸環境材料及其應用項目不僅取得了多項世界首創成果，還成功實現了工業化應用，系列產品3年來已修復土壤1000萬畝，新增經濟效益38億元，受到國家農業農村部青睞，正在進行全國推廣應用。”近日，中國石油大學(華東)化學工程學院田原宇教授在接受科技日報記者采訪時表示，榮獲國家技術發明二等獎的農林廢棄物快速熱解創制腐植酸環境材料及其應用項目能夠同時降服兩只“攔路虎”，變廢為寶，為地球“護膚”。
土壤是地球脆弱又珍貴的“皮膚”，也是陸地上的生命之源，但卻面臨著不斷退化的危機。田原宇介紹，我國高達55億畝的退化土壤如何修復，年產約13.5億噸的農林廢棄物如何高效利用，是兩個世界級難題，成為擋在我國實現“雙碳”目標和鄉村振興路上的兩只“攔路虎”。為此，中國石油大學(華東)正在加速推進農林廢棄物快速熱解創制腐植酸環境材料及其應用項目的產業化應用。
首創農林廢棄物制取生物腐植酸
田原宇在研究中發現，一方面大量農林廢棄物因缺乏大規模高值利用技術而被露天焚燒，導致環境污染和資源浪費；另一方面修復退化土壤急需國際公認的綠色高效土壤修復環境材料——腐植酸。
能不能把二者創造性地結合起來？田原宇帶著這樣的思考，2003年組建團隊開始相關研究。
對此，田原宇團隊提出“快速熱解過程控氧控灰”思路，首創農林廢棄物自混合下行循環床快速熱解成套技術，在國內外率先解決了高純度高活性生物腐植酸高效制取難題。
“與國際上現存的多種生物質快速熱解技術均以制取液體燃料不同，我們的快速熱解制取腐植酸要求最大化保留氧以提高產品活性，大大降低生產成本。”田原宇介紹，該項目取得了多個突破，液體收率和氧含量高，實現了原料吃干榨凈、過程無難處理的三廢排放；活性官能團比現有腐植酸高3倍以上。
“該技術破解了我國優質礦源腐植酸資源匱乏的難題，為我國工農業生產和環境治理修復提供了優質廉價、高純高活性腐植酸原料。”田原宇說。
首創高純高活性生物腐植酸工業化
為了早日實現科技成果轉化，田原宇團隊發明了自混合下行循環床快速熱解裝備及系列專有關鍵設備，首次實現了農林廢棄物制取高純高活性生物腐植酸的工業化，為農林廢棄物進行大宗高值利用創造了戰略契機。
“農林廢棄物快速熱解制取腐植酸工業化生產在世界上我們是唯一的，獨此一家，別無分號。”田原宇自豪地說。為了讓研究成果從“實驗室”盡快走向“生產車間”，他一年三分之二以上的時間都泡在實驗室和工業現場。2012年，經過團隊的努力，世界單套規模最大的20萬噸/年工業化裝置在位于黃河三角洲的東營市廣饒縣建成，裝置一次開車成功，多年連續穩定經濟運行。
“裝置解決了影響生物質熱解中的油中帶灰、產品高含水、油氣結焦堵塞和半焦載體異重返料等影響工業放大和長周期運行的十大難題，成果具有自主知識產權，達到國際領先水平。”中國工程院院士金涌、中國科學院院士費維揚作為評審專家對農林廢棄物制取生物腐植酸新工藝和裝置給予了高度評價。
目前，已有5套利用團隊工藝技術的裝備投入運行，相關產能占全球生物質快速熱解產能的80%以上。
首創污染退化土壤可持續修復
當前碳中和背景下，退化土壤修復是任重道遠、極具挑戰性的世界性難題。污染退化土壤包括重金屬污染、鹽堿化、沙化等多種復雜類型，修復條件、要求和目標各不相同。
“腐植酸被稱為土壤生態環境可持續發展的生命源泉，可以促進土壤中微生物生長，促進土壤團粒化，增加孔隙度等，并形成良好土壤環境，提高作物產量。”田原宇介紹，研究團隊將化學工程、環境保護、農業三大主要領域知識進行融合，用團隊的生物腐植酸創制了重金屬污染土壤修復劑、鹽堿地改良劑、可降解腐植酸地膜等系列高值靶向腐植酸環境材料，攻克了污染退化土壤可持續修復的世界性難題。
團隊首次提出了鹽堿地生物腐植酸治理、生態可持續改良的新方法，從源頭解決了土壤鹽堿化難題，土壤團粒量提高130%以上、生物活性提高30%以上，實現當年改當年種當年收益，成本不到其他成熟技術的30%。
“修復反應速度快、使用方便、成本低，無二次污染，一次修復、持續有效。”田原宇介紹，2013年以來，腐植酸鹽堿土壤改良劑在山東、吉林和內蒙古等地進行了近10萬畝鹽堿地改良修復應用示范，成功種植玉米、竹柳、甜高粱和葡萄，土壤各項指標正常，增產效果顯著。
“團隊和企業合作生產的‘澳佳’含腐植酸復合肥料等產品應用到了萊西、平度等地的生姜、西紅柿、花生、桃的生產中，提質增產效果非常好，其中生姜產量增加了1倍。”田原宇介紹。
目前，項目系列產品已在山東、吉林和甘肅等20多個省市示范和推廣應用。近3年僅其中兩家企業就新增產值3.95億元、增收節支38.3億元以上，社會和環境效益顯著。
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