“農(nóng)林廢棄物快速熱解創(chuàng)制腐植酸環(huán)境材料及其應(yīng)用項目不僅取得了多項世界首創(chuàng)成果，還成功實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，系列產(chǎn)品3年來已修復(fù)土壤1000萬畝，新增經(jīng)濟(jì)效益38億元，受到國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部青睞，正在進(jìn)行全國推廣應(yīng)用。”近日，中國石油大學(xué)(華東)化學(xué)工程學(xué)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(shù)發(fā)明二等獎的農(nóng)林廢棄物快速熱解創(chuàng)制腐植酸環(huán)境材料及其應(yīng)用項目能夠同時降服兩只“攔路虎”，變廢為寶，為地球“護(hù)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(jī)。田原宇介紹，我國高達(dá)55億畝的退化土壤如何修復(fù)，年產(chǎn)約13.5億噸的農(nóng)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(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和鄉(xiāng)村振興路上的兩只“攔路虎”。為此，中國石油大學(xué)(華東)正在加速推進(jìn)農(nóng)林廢棄物快速熱解創(chuàng)制腐植酸環(huán)境材料及其應(yīng)用項目的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

首創(chuàng)農(nóng)林廢棄物制取生物腐植酸

田原宇在研究中發(fā)現(xiàn)，一方面大量農(nóng)林廢棄物因缺乏大規(guī)模高值利用技術(shù)而被露天焚燒，導(dǎo)致環(huán)境污染和資源浪費(fèi)；另一方面修復(fù)退化土壤急需國際公認(rèn)的綠色高效土壤修復(fù)環(huán)境材料——腐植酸。

能不能把二者創(chuàng)造性地結(jié)合起來？田原宇帶著這樣的思考，2003年組建團(tuán)隊開始相關(guān)研究。

對此，田原宇團(tuán)隊提出“快速熱解過程控氧控灰”思路，首創(chuàng)農(nóng)林廢棄物自混合下行循環(huán)床快速熱解成套技術(shù)，在國內(nèi)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(xiàn)存的多種生物質(zhì)快速熱解技術(shù)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(chǎn)品活性，大大降低生產(chǎn)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(xiàn)了原料吃干榨凈、過程無難處理的三廢排放；活性官能團(tuán)比現(xiàn)有腐植酸高3倍以上。

“該技術(shù)破解了我國優(yōu)質(zhì)礦源腐植酸資源匱乏的難題，為我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境治理修復(fù)提供了優(yōu)質(zhì)廉價、高純高活性腐植酸原料。”田原宇說。

首創(chuàng)高純高活性生物腐植酸工業(yè)化

為了早日實現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化，田原宇團(tuán)隊發(fā)明了自混合下行循環(huán)床快速熱解裝備及系列專有關(guān)鍵設(shè)備，首次實現(xiàn)了農(nóng)林廢棄物制取高純高活性生物腐植酸的工業(yè)化，為農(nóng)林廢棄物進(jìn)行大宗高值利用創(chuàng)造了戰(zhàn)略契機(jī)。

“農(nóng)林廢棄物快速熱解制取腐植酸工業(yè)化生產(chǎn)在世界上我們是唯一的，獨(dú)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(chǎn)車間”，他一年三分之二以上的時間都泡在實驗室和工業(yè)現(xiàn)場。2012年，經(jīng)過團(tuán)隊的努力，世界單套規(guī)模最大的20萬噸/年工業(yè)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(xù)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

“裝置解決了影響生物質(zhì)熱解中的油中帶灰、產(chǎn)品高含水、油氣結(jié)焦堵塞和半焦載體異重返料等影響工業(yè)放大和長周期運(yùn)行的十大難題，成果具有自主知識產(chǎn)權(quán)，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。”中國工程院院士金涌、中國科學(xué)院院士費(fèi)維揚(yáng)作為評審專家對農(nóng)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(tuán)隊工藝技術(shù)的裝備投入運(yùn)行，相關(guān)產(chǎn)能占全球生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)能的80%以上。

首創(chuàng)污染退化土壤可持續(xù)修復(fù)

當(dāng)前碳中和背景下，退化土壤修復(fù)是任重道遠(yuǎn)、極具挑戰(zhàn)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(fù)雜類型，修復(fù)條件、要求和目標(biāo)各不相同。

“腐植酸被稱為土壤生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的生命源泉，可以促進(jìn)土壤中微生物生長，促進(jìn)土壤團(tuán)粒化，增加孔隙度等，并形成良好土壤環(huán)境，提高作物產(chǎn)量。”田原宇介紹，研究團(tuán)隊將化學(xué)工程、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)三大主要領(lǐng)域知識進(jìn)行融合，用團(tuán)隊的生物腐植酸創(chuàng)制了重金屬污染土壤修復(fù)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(huán)境材料，攻克了污染退化土壤可持續(xù)修復(fù)的世界性難題。

團(tuán)隊首次提出了鹽堿地生物腐植酸治理、生態(tài)可持續(xù)改良的新方法，從源頭解決了土壤鹽堿化難題，土壤團(tuán)粒量提高130%以上、生物活性提高30%以上，實現(xiàn)當(dāng)年改當(dāng)年種當(dāng)年收益，成本不到其他成熟技術(shù)的30%。

“修復(fù)反應(yīng)速度快、使用方便、成本低，無二次污染，一次修復(fù)、持續(xù)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(nèi)蒙古等地進(jìn)行了近10萬畝鹽堿地改良修復(fù)應(yīng)用示范，成功種植玉米、竹柳、甜高粱和葡萄，土壤各項指標(biāo)正常，增產(chǎn)效果顯著。

“團(tuán)隊和企業(yè)合作生產(chǎn)的‘澳佳’含腐植酸復(fù)合肥料等產(chǎn)品應(yīng)用到了萊西、平度等地的生姜、西紅柿、花生、桃的生產(chǎn)中，提質(zhì)增產(chǎn)效果非常好，其中生姜產(chǎn)量增加了1倍。”田原宇介紹。

目前，項目系列產(chǎn)品已在山東、吉林和甘肅等20多個省市示范和推廣應(yīng)用。近3年僅其中兩家企業(yè)就新增產(chǎn)值3.95億元、增收節(jié)支38.3億元以上，社會和環(huán)境效益顯著。