木质纤维素热解技术能否解锁高效生物炭生产？

生物炭是生物质在缺氧条件下热解形成的含碳材料，具有孔隙结构发达、吸附性能优异等特点，在土壤修复、固碳和环境修复等方面具有重要价值。据统计，全球农业土壤若每年添加0.4%的生物炭，可固存相当于120亿吨二氧化碳的碳量。然而，当前生物炭生产成本过高，限制了其大规模应用。其中，木质纤维素类生物质（如秸秆、林业废弃物）虽来源广泛，但传统热解工艺存在产物分布不可控、能量转化效率低等问题。那么，通过系统优化热解工艺的参数，能否实现生物炭的高效制备呢？

越南芹苴大学的Nguyen Xuan Loc和Do Thi My Phuong对这一问题进行了深入探讨，相关研究已发表于《农业科学与工程前沿》（英文）期刊（DOI: 10.15302/J-FASE-2024597）。

木质纤维素的热解技术包括传统方法与新兴方法。传统的慢速、快速和闪速热解各有优劣，慢速热解升温慢、耗时久，但生物炭产量高、品质好，快速和闪速热解则更侧重于生物油的生产。相比之下，新兴技术具有明显优势。微波辅助热解可利用微波的快速加热特性，大幅提升反应效率；共热解通过混合多种原料发挥协同效应，优化产品性能；水热碳化能在较低温度下进行，尤其适用于高水分生物质，极大拓宽了原料的适用范围；自热解可借助自身反应产热，显著降低能耗，实现了能源的高效利用。这些新技术为优化热解过程提供了更多可能。

热解条件以及生物炭改性技术在生物炭性质的塑造过程中起着至关重要的作用。热解温度对生物炭性质影响重大，升高温度能够增加固定碳含量、提升芳香度并扩大表面面积，然而产量会随之下降。同时，停留时间和加热速率的改变同样会改变生物炭的特性。而优化热解参数，精准把控这些因素，能够平衡生物炭的产量和质量。此外，化学和物理改性技术可有效改善生物炭的表面性质，增强其在土壤修复、环境净化等特定应用中的效果，扩大生物炭的应用范围。

综上所述，通过优化热解参数和运用改性技术，有望实现生物炭的高效生产。