生物炭纳米复合材料能否同时实现水净化与能源生产？

随着全球人口持续增长与城市化加速，废物管理、农业污染及气候变化等问题日益严峻。传统废水处理技术难以应对重金属、药物残留等新兴污染物，而传统工农业模式导致土壤退化、水体污染和温室气体排放加剧。亟需一种可持续技术，既能提升农业生产力，又能同步实现污染治理、碳封存与废物资源化。那么，是否有一种新型材料能够同时满足高效废水净化与可再生能源生成的双重需求？

阿曼尼兹瓦大学副教授Gasim Hayder与马来西亚国家能源大学博士Rosli Muhammad Naim于《农业科学与工程前沿》（英文）期刊（DOI: 10.15302/J-FASE-2024592）发表的文章中指出，生物炭基纳米复合材料（BNCs）通过融合纳米技术与生物质热解工艺，为这一挑战提供了创新的解决方案。

BNCs是以稻壳、秸秆、畜禽粪便等废弃生物质为原料，在缺氧条件下经350–800 ℃热解生成生物炭，并通过金属盐浸渍或等离子体处理工艺负载的纳米材料。研究显示，该材料在废水处理中表现卓越：表面羟基、羧基基团可通过络合作用吸附铅、镉，去除率分别达98.6%和99.2%；纳米孔隙通过π–π作用捕获染料与抗生素，TiO₂改性材料在紫外光下催化分解药物类污染物。

可再生能源生成方面，热解副产物合成气可直接发电或合成生物燃料，生物炭热值达25–30 MJ/kg；BNCs的高导电性与多孔结构使其适用于超级电容器电极及微生物燃料电池，实现污水处理与产电同步进行。经济性方面，BNCs生产成本约150 美元/吨，仅为商业活性炭的15%–30%，每吨废弃生物质转化可封存0.8吨CO₂，循环使用5–8次后仍能保持80%吸附性能，直接支持联合国可持续发展目标SDG 6（清洁饮水）、SDG 7（清洁能源）及SDG 13（气候行动）。

随着技术进步与政策支持，BNCs有望在5年内成为废水治理与可再生能源领域的主流材料，推动全球循环经济转型——将环境危机转化为资源机遇。