中国首创生物质催化制备生物炭技术实现重大突破

合肥工业大学团队攻克高效碳化难题，转化率提升至60%，碳化时间缩短至30分钟

▲ PHOTO: VCG

在安徽芜湖的安徽浩丰新能源科技有限公司生产车间内，一段新鲜竹子被切割成5厘米小段送入碳化炉，仅半小时后即转化为黑色生物炭。这一全球首套采用生物质催化转化技术生产生物炭的装置，标志着我国在生物质资源高效利用领域取得关键突破。 合肥工业大学教授邢献军介绍，该设备为世界首台基于催化转化技术的生物炭生产设备，年产量可达5万吨。团队通过多年攻关，成功将生物质碳转化率从传统工艺的35%提升至60%，几乎实现除水分外全部组分的完全碳化。 自2009年起，邢献军便致力于探索生物质高效利用路径。他指出，生物质是唯一可再生的碳资源，具备替代化石能源的巨大潜力。2011年，他在合肥工业大学牵头成立先进能源技术与装备研究所，正式启动催化转化制备生物炭研究。 面对资金短缺、人才不足等挑战，团队与当地化工厂合作建立实验反应器，并于2011年7月在合肥中盐红四方化工厂成功制得全球首批催化转化生物炭，重量虽仅500克，却成为技术验证的重要里程碑。 经过数万次试验，团队创新提出“固溶体分压技术”，显著提高碳转化效率。2013年后，在放大生产过程中遭遇传热不均、催化剂分布不均等问题，导致能耗激增。团队通过实验结合数值模拟，最终找到“临界能量点”，实现生物炭的可控化制备。 此后两年多持续优化，碳化时间由12小时逐步缩短至1小时，最终实现30分钟高效碳化，全过程接近零排放。2019年底，全球首台日产能达100吨生物炭的碳化炉建成投运，单炉日产一吨，年产能达5000吨。 目前，团队已开发出超声波生物炭活化装置，在储能材料领域取得实质性进展，正推进以生物炭制备石墨材料及高性能锂电池负极材料的技术研发。 邢献军表示，理论上所有生物质均可用于制备生物炭，其中农林废弃物如秸秆、木屑、污泥等尤为理想，原本被视为废弃物的资源有望转化为“黑色黄金”。未来，团队将持续拓展生物炭在新材料、新能源领域的应用前景。 Editor | SONG Ziyan
Supervisor| FANG Linlin