我公司与南京农业大学合作参与研究“生物质炭、木醋液资源化深度利用及循环应用农业技术”开发

             2022年8月20日我公司与南京农业大学合作参与研究“生物质炭、木醋液资源化深度利用及循环应用农业技术”开发正式签约。

一、项目背景

近年来全球气候变化带来的极端气候事件和自然灾害成为大家关注的焦点。国际上加快了化石能源替代战略步伐，欧盟提出 2050年实现碳中和，可再生能源将成为能源主流，而生物质能源将得到大规模发展。我国于2020年提出到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的“双碳”战略，调整能源结构，发展可再生能源将是我国实现碳中和的必经途径。因此，发展生物质能源将在碳中和战略中具有举足轻重的地位。中国是农业大国，秸秆等生物质能源潜力巨大。我国每年在生产粮食67亿吨(2021年)、蔬菜77亿吨、水果29亿吨的同时，各种农作物秸秆及果树枝条年产生量已逾10亿吨，按平均两吨秸秆一吨煤的热值估算，农业每年的生物质能源潜力是5亿吨煤。因此，能源秸秆等废弃物的生物质能源化利用将是农业产业增效提质、国家能源转型的战略方向。秸秆和农产品加工废弃物(例如稻壳、棉秆、玉米秸等)生物质气化能源化是目前投资少、见效快而可持续的乡村能源化产业方向。生物质气化在将生物质可燃气转化为热能的同时，产生大量的炭灰和木醋液副产物(分别大约是生物质质量的20-25%和15-20%)。安徽昌信生物质能源有限公司历经数十年的探索发展，其分布式稻壳等生物质气、炭联产，实现了生物质多元化服务系统，技术已经十分成熟，在安徽全省和省外已经推广近20台套，每年产出蒸汽十万吨，相当于替代两万吨标煤，为用能企业节省能源支出1500万元。目前，这个技术得到生物质能源界的广泛关注，在东北、长三角的水稻产区具有巨大的产业化推广潜力，并可为我国乡村地区秸秆的能源化增值、为滁州的生物质能源科技产业做出巨大的贡献。但是，大量的炭灰(生物质炭)和木醋液的资源化深度利用和农业循环，是这个产业实现可持续发展的产业瓶颈，也是秸秆等资源农业综合利用的技术瓶颈。

二、需求分析

1、水稻秸秆和稻壳能源化利用对农业增效提质、对乡村能源的贡献全国水稻播种面积近3千万公顷，稻谷总产量达21亿吨(2021年)，按照谷草比1:1估计，秸秆总产量2亿吨多.按稻壳含量占稻谷20%计，稻谷加工将每年产生约4千万吨稻壳。目前水稻秸秆主要是有机肥化和就地还田，稻壳主要销售于饲料行业作为饲料增加料，部分销售给其它行业作为还原剂使用。其综合利用率低于 40%，因此水稻秸秆的能源化利用尚有巨大空间和潜力。 按煤的价值估算，每亩水稻秸秆和稻壳尚存400元和100元，即上有每亩500余元的价值可以开发利用:如果秸秆和稻壳全部能源化，可以替代1亿吨标煤，而我国每年标煤的消耗量高达40亿吨。这对于乡村能源的可再生替代具有重大的需求。2、安徽昌信生物质能源有限公司生物质气、炭技术需求昌信能源公司通过多年研究推出生物质气、炭联产的高值化利用，目前具有气化成熟技术，炭化成熟技术。这种将稻壳热解气化，提供蒸汽能源的路径，特别适合于需要燃煤供暖的东北地区、华北地区，以及需要蒸汽能源的工业发达地区，如江淮地区。充分挖掘生物质资源，构建生物质炭基农业技术模式，发展以热解炭化为基础的生物质技术与产业符合国家绿色低碳的可持续农业发展需求。但在推广过程中，仍有大量的生物质炭和木醋液需要进一步得到高值化利用，以此提高整体生物质综合利用效。因此需要对生物质炭及气化过程中的木醋液还需要更好的深度利用。

3、炭灰和木醋液农业资源化深度开发的需求

水稻秸秆和稻壳气炭化提供能源的同时，高达30-40%的质量将转化为炭灰和木醋液。一个每天提供500蒸汽的气炭联产系统，每天将产生75吨炭灰，15吨木醋液。水稻秸秆含有丰富的有机质，同时含有Ca，K，Fe和Si等灰分元素10%，碱性的炭灰可以改良酸性土

壤，补充土壤中微量元素，增加土壤有机质。而产生的木醋液呈微酸性，含有可溶性有机质和少量有机和无机营养成分。这些能源外的副产物循环于农业是农业碳中和的需求，也是土地可持续的需求。如何将这些副产物根据其性能和水稻低碳绿色安全生产的需求，开发为农

业上增产增效、土地健康、农产品优质的农业应用产品，将是水稻秸秆气炭化可持续发展和水稻生产循环生态高效发展的共同需求。秸秆等农业废弃生物质热解炭化制得的生物质炭，具有表面积高、有机质丰富、矿质元素有效性高等特点，清洁安全颗粒化、固碳减排无污染，是全球新型农业生产技术产品，是国际生物质炭协会推荐的碳中和和土壤改良先进技术。秸秆炭化还田可将稳定态的碳保存于土壤，在补充土壤有机碳和养分的同时有效改善土壤结构

和平衡酸碱度，提升土壤缓冲性和保肥蓄水能力。生物质炭由于其表面碱性冠能团与多孔特征赋予的较高反应活性，可以通过吸附、沉淀、螯合、封存来固定土壤和水体中的重金属和有机污染物，为污染耕地修复带来了新的技术。生物质热解炭化还田技术具有多赢效应并有效的服务于未来农业固碳减排与绿色发展，2017年农业农村部将秸-炭-肥还田改土模式列为十大秸秆资源利用的典型模式之

一，2020年秸秆炭基肥利用增效技术被推介为农业农村部10大引领技术。

这些需求的技术形式包括:

(1)可以大量消纳炭灰的功能性生物质炭循环应用产品，包括但不限于土壤改良剂，园林苗木基质，污染地土壤修复材料，农业环保中吸附性材料等;

(2)大量消纳木醋液的液态生物有机制剂，包括蔬菜/花卉营养剂或植物调理剂、液体有机肥、盐碱土改良剂、药肥载体等;

(3)以炭灰为载体和木醋液为调节剂的农用肥料产品(炭基有机肥、炭基复合肥/掺混肥;

(4)气炭化循环绿色水稻农业产业示范基地，建设应用上述循环产品的特色炭基健康农业产业园;

三、解决方案

技术方法:

对生物质气化设备产出的生物质炭(主要是稻壳炭和水稻秸秆炭)和木醋液按物理和化学性质进行分置和分值利用，开发功能性循环应用产品，分别可用于生态(例如绿色园林景观)、环保(例如城乡污染土地修复)、农业(例如高品质炭基肥料等)、生活(例如各类炭吸附剂)等。技术路线:设备气化原理-材料与炭的关系-物理结构与化学性质的关系，固定有机质与活性有机质的关系，固液配比与元素配比关系，以及产品剂型与产品功能的关系，盆栽-小区-大田试验创新功能性循环应用产品(土壤改良剂、炭基有机肥、炭基掺混肥、炭基液体(冲施/喷施)肥、污染钝化剂、炭基生态建材、炭基苗木基质等)，构成就生物质炭多联产生产技术，为公司核心技术和产业模式复制提供解决方案。

四、解决方案提供方能力

1.现有工作基础

南京农业大学是国内最早进行秸秆炭化和生物质炭农业应用研究的前沿单位，是2017年农业部秸秆资源化十大模式之一的提出单位，更是最早秸秆生物质炭产业化农业应用技术的权威机构。团队集成了秸秆生物质炭土壤改良-炭基肥生态农业技术，构建了秸秆专业化收集模式和移动式就地炭化还田等配套模式，将乡村秸秆、粪污和绿化废弃物协同炭化处理并高值物质提取利用，新开发出炭基土壤健康调理剂和炭基营养液体肥，构成炭基复合肥、炭基掺混肥等类型的固体炭基肥，生物富硒叶面调理剂、炭基液体复合肥等液体喷施肥，以及固碳、营养和抗逆功能的炭基土壤调理剂抛撒肥等生物质炭产品系列，集成为农产品绿色循环生产的“一炭三肥”，形成“固碳改土、促生强根、营养优质”的健康生态农业体系，并开发了炭基肥项目碳汇计量方法学。先后承担生物质炭绿色农业技术转化与示范、土壤生物炭固碳增肥与污染阻控协同技术及示范、生物炭修复重金属污染农田关键技术研究以及生物炭基肥料及微生物肥料研制等国家重点研发项目、科技部农业科技成果转化资金项目、农业部公益性行业项目等30余项，同时承担了“生物质炭土壤可持续发展(Biochar for sustainable soil management)”、“中挪威生物质炭基肥农业利用”等联合国环境署国际合作项目。获得生物质炭基土壤调理剂、生物质炭基液体肥料、生物质炭基基质以及炭基种子

包衣剂等发明专利授权9项。2013-2015年间多次被河南省、山西省和教育部授予科技进步奖，2019年获教育部自然科学一等奖。研制的生物质炭基肥已经在全国进行推广，炭基土壤调理剂(炭基有机肥)和炭基液体肥等技术正在全国水果、蔬菜和人参等产业示范推广，并在南京市建有炭基生态健康农业产业园。

2.项目负责人及团队

项目负责人潘根兴教授:.

农学博士，南京农业大学二级教授，中山学者教授，“农业资源与环境”双一流学科土壤学首席教授。农业部批农业资源与生态环境研究所所长，国家土壤标准技术委员会委员，国家湿地科学技术委员会委员和湿地标准技术委员会委员，国际生物质炭协会(IBI)董事及亚洲中心主任，“生物质炭与绿色农业”国家引智成果示范基地主任，《巴塞尔公约》组织“固体和危险废物管理”国际专家，国际生态环境科学组织(SCOPE)土壤健康委员会主席。《中国大百科全书》第三版(2022年出版)农业资源与环境学科副主编、农业环保领域主编。《地球科学进展》《土壤学报》、《中国农业科学》编委，《农业资源与环境学报》副主编。长期从事

农业资源环境教学和研究，主攻土壤有机质和团聚体结构-组分-性质-功能研究，农田固碳减排研究及技术创新，近年来主攻农业和环境生物质炭科技及产业化应用。2019-2022年，连续被列入(农业科学)全球1%高被引科学家(美国科睿唯安)。2020年，被列入全球气候变化研究前500位影响科学家之列:2021年，被列入全球前2%顶尖科学家榜单:2022年，被列入全球植物学与农学顶尖科学家前250名。2022年，居全球前10万名科学家前1/3方阵。为主完成的“富硒功能农产品”获教育部技术发明二等奖(2007)、“农田固碳减排研究及应用”获教育部科技进步奖二等奖(2013)“农业秸秆综合利用技术集成创新及应用”获河南省科技进步奖二等奖(2013)“基于土壤养分供应强度和配比的施肥理论方法的研究”获山西省科技进步二等奖(2014)，领衔完成的“秸秆生物质炭炭基肥生态农业技术”正在农业部全国示范推广。2019年获教育部自然科学一等奖。1994年获国务院政府特殊津贴。

团队研究人员包括:

李恋卿: 教授，博士生导师，主要从事生物质炭农业利用研究;

卞荣军: 副教授，硕士生导师，主要从事生物质炭基材料研发。

刘晓雨: 副教授，硕士生导师，硕士生导师，主要从事生物质炭基基肥料农业应用。

程  琨: 副教授，硕士生导师，主要从事碳足迹、碳计量研究。

王  燕: 博士后，主要从事生物质炭污染土壤治理。

郑聚锋: 教授，博士生导师，从事生物质炭农田固碳减排研究。

郭康泽: 高级工程师，主要从事土肥研究，拥有多项发明专利，肥料生产企业家。

张鹏程: 工程师，主要从事项目推广，滁州市知名企业家

王晞涛: 在职博士，拥有气化技术相关专利4项，商标设计4项，企业策划专员。