2022年8月20日我公司與南京農業大學合作參與研究“生物質炭、木醋液資源化深度利用及循環應用農業技術”開發正式簽約。

一、項目背景

近年來全球氣候變化帶來的極端氣候事件和自然災害成為大家關注的焦點。國際上加快了化石能源替代戰略步伐，歐盟提出 2050年實現碳中和，可再生能源將成為能源主流，而生物質能源將得到大規模發展。我國于2020年提出到2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和的“雙碳”戰略，調整能源結構，發展可再生能源將是我國實現碳中和的必經途徑。因此，發展生物質能源將在碳中和戰略中具有舉足輕重的地位。中國是農業大國，秸稈等生物質能源潛力巨大。我國每年在生產糧食67億噸(2021年)、蔬菜77億噸、水果29億噸的同時，各種農作物秸稈及果樹枝條年產生量已逾10億噸，按平均兩噸秸稈一噸煤的熱值估算，農業每年的生物質能源潛力是5億噸煤。因此，能源秸稈等廢棄物的生物質能源化利用將是農業產業增效提質、國家能源轉型的戰略方向。秸稈和農產品加工廢棄物(例如稻殼、棉稈、玉米秸等)生物質氣化能源化是目前投資少、見效快而可持續的鄉村能源化產業方向。生物質氣化在將生物質可燃氣轉化為熱能的同時，產生大量的炭灰和木醋液副產物(分別大約是生物質質量的20-25%和15-20%)。安徽昌信生物質能源有限公司歷經數十年的探索發展，其分布式稻殼等生物質氣、炭聯產，實現了生物質多元化服務系統，技術已經十分成熟，在安徽全省和省外已經推廣近20臺套，每年產出蒸汽十萬噸，相當于替代兩萬噸標煤，為用能企業節省能源支出1500萬元。目前，這個技術得到生物質能源界的廣泛關注，在東北、長三角的水稻產區具有巨大的產業化推廣潛力，并可為我國鄉村地區秸稈的能源化增值、為滁州的生物質能源科技產業做出巨大的貢獻。但是，大量的炭灰(生物質炭)和木醋液的資源化深度利用和農業循環，是這個產業實現可持續發展的產業瓶頸，也是秸稈等資源農業綜合利用的技術瓶頸。

二、需求分析

1、水稻秸稈和稻殼能源化利用對農業增效提質、對鄉村能源的貢獻全國水稻播種面積近3千萬公頃，稻谷總產量達21億噸(2021年)，按照谷草比1:1估計，秸稈總產量2億噸多.按稻殼含量占稻谷20%計，稻谷加工將每年產生約4千萬噸稻殼。目前水稻秸稈主要是有機肥化和就地還田，稻殼主要銷售于飼料行業作為飼料增加料，部分銷售給其它行業作為還原劑使用。其綜合利用率低于 40%，因此水稻秸稈的能源化利用尚有巨大空間和潛力。 按煤的價值估算，每畝水稻秸稈和稻殼尚存400元和100元，即上有每畝500余元的價值可以開發利用:如果秸稈和稻殼全部能源化，可以替代1億噸標煤，而我國每年標煤的消耗量高達40億噸。這對于鄉村能源的可再生替代具有重大的需求。2、安徽昌信生物質能源有限公司生物質氣、炭技術需求昌信能源公司通過多年研究推出生物質氣、炭聯產的高值化利用，目前具有氣化成熟技術，炭化成熟技術。這種將稻殼熱解氣化，提供蒸汽能源的路徑，特別適合于需要燃煤供暖的東北地區、華北地區，以及需要蒸汽能源的工業發達地區，如江淮地區。充分挖掘生物質資源，構建生物質炭基農業技術模式，發展以熱解炭化為基礎的生物質技術與產業符合國家綠色低碳的可持續農業發展需求。但在推廣過程中，仍有大量的生物質炭和木醋液需要進一步得到高值化利用，以此提高整體生物質綜合利用效。因此需要對生物質炭及氣化過程中的木醋液還需要更好的深度利用。

3、炭灰和木醋液農業資源化深度開發的需求

水稻秸稈和稻殼氣炭化提供能源的同時，高達30-40%的質量將轉化為炭灰和木醋液。一個每天提供500蒸汽的氣炭聯產系統，每天將產生75噸炭灰，15噸木醋液。水稻秸稈含有豐富的有機質，同時含有Ca，K，Fe和Si等灰分元素10%，堿性的炭灰可以改良酸性土

壤，補充土壤中微量元素，增加土壤有機質。而產生的木醋液呈微酸性，含有可溶性有機質和少量有機和無機營養成分。這些能源外的副產物循環于農業是農業碳中和的需求，也是土地可持續的需求。如何將這些副產物根據其性能和水稻低碳綠色安全生產的需求，開發為農

業上增產增效、土地健康、農產品優質的農業應用產品，將是水稻秸稈氣炭化可持續發展和水稻生產循環生態高效發展的共同需求。秸稈等農業廢棄生物質熱解炭化制得的生物質炭，具有表面積高、有機質豐富、礦質元素有效性高等特點，清潔安全顆粒化、固碳減排無污染，是全球新型農業生產技術產品，是國際生物質炭協會推薦的碳中和和土壤改良先進技術。秸稈炭化還田可將穩定態的碳保存于土壤，在補充土壤有機碳和養分的同時有效改善土壤結構

和平衡酸堿度，提升土壤緩沖性和保肥蓄水能力。生物質炭由于其表面堿性冠能團與多孔特征賦予的較高反應活性，可以通過吸附、沉淀、螯合、封存來固定土壤和水體中的重金屬和有機污染物，為污染耕地修復帶來了新的技術。生物質熱解炭化還田技術具有多贏效應并有效的服務于未來農業固碳減排與綠色發展，2017年農業農村部將秸-炭-肥還田改土模式列為十大秸稈資源利用的典型模式之

一，2020年秸稈炭基肥利用增效技術被推介為農業農村部10大引領技術。

這些需求的技術形式包括:

(1)可以大量消納炭灰的功能性生物質炭循環應用產品，包括但不限于土壤改良劑，園林苗木基質，污染地土壤修復材料，農業環保中吸附性材料等;

(2)大量消納木醋液的液態生物有機制劑，包括蔬菜/花卉營養劑或植物調理劑、液體有機肥、鹽堿土改良劑、藥肥載體等;

(3)以炭灰為載體和木醋液為調節劑的農用肥料產品(炭基有機肥、炭基復合肥/摻混肥;

(4)氣炭化循環綠色水稻農業產業示范基地，建設應用上述循環產品的特色炭基健康農業產業園;

三、解決方案

技術方法:

對生物質氣化設備產出的生物質炭(主要是稻殼炭和水稻秸稈炭)和木醋液按物理和化學性質進行分置和分值利用，開發功能性循環應用產品，分別可用于生態(例如綠色園林景觀)、環保(例如城鄉污染土地修復)、農業(例如高品質炭基肥料等)、生活(例如各類炭吸附劑)等。技術路線:設備氣化原理-材料與炭的關系-物理結構與化學性質的關系，固定有機質與活性有機質的關系，固液配比與元素配比關系，以及產品劑型與產品功能的關系，盆栽-小區-大田試驗創新功能性循環應用產品(土壤改良劑、炭基有機肥、炭基摻混肥、炭基液體(沖施/噴施)肥、污染鈍化劑、炭基生態建材、炭基苗木基質等)，構成就生物質炭多聯產生產技術，為公司核心技術和產業模式復制提供解決方案。

四、解決方案提供方能力

1.現有工作基礎

南京農業大學是國內最早進行秸稈炭化和生物質炭農業應用研究的前沿單位，是2017年農業部秸稈資源化十大模式之一的提出單位，更是最早秸稈生物質炭產業化農業應用技術的權威機構。團隊集成了秸稈生物質炭土壤改良-炭基肥生態農業技術，構建了秸稈專業化收集模式和移動式就地炭化還田等配套模式，將鄉村秸稈、糞污和綠化廢棄物協同炭化處理并高值物質提取利用，新開發出炭基土壤健康調理劑和炭基營養液體肥，構成炭基復合肥、炭基摻混肥等類型的固體炭基肥，生物富硒葉面調理劑、炭基液體復合肥等液體噴施肥，以及固碳、營養和抗逆功能的炭基土壤調理劑拋撒肥等生物質炭產品系列，集成為農產品綠色循環生產的“一炭三肥”，形成“固碳改土、促生強根、營養優質”的健康生態農業體系，并開發了炭基肥項目碳匯計量方法學。先后承擔生物質炭綠色農業技術轉化與示范、土壤生物炭固碳增肥與污染阻控協同技術及示范、生物炭修復重金屬污染農田關鍵技術研究以及生物炭基肥料及微生物肥料研制等國家重點研發項目、科技部農業科技成果轉化資金項目、農業部公益性行業項目等30余項，同時承擔了“生物質炭土壤可持續發展(Biochar for sustainable soil management)”、“中挪威生物質炭基肥農業利用”等聯合國環境署國際合作項目。獲得生物質炭基土壤調理劑、生物質炭基液體肥料、生物質炭基基質以及炭基種子

包衣劑等發明專利授權9項。2013-2015年間多次被河南省、山西省和教育部授予科技進步獎，2019年獲教育部自然科學一等獎。研制的生物質炭基肥已經在全國進行推廣，炭基土壤調理劑(炭基有機肥)和炭基液體肥等技術正在全國水果、蔬菜和人參等產業示范推廣，并在南京市建有炭基生態健康農業產業園。

2.項目負責人及團隊

項目負責人潘根興教授:.

農學博士，南京農業大學二級教授，中山學者教授，“農業資源與環境”雙一流學科土壤學首席教授。農業部批農業資源與生態環境研究所所長，國家土壤標準技術委員會委員，國家濕地科學技術委員會委員和濕地標準技術委員會委員，國際生物質炭協會(IBI)董事及亞洲中心主任，“生物質炭與綠色農業”國家引智成果示范基地主任，《巴塞爾公約》組織“固體和危險廢物管理”國際專家，國際生態環境科學組織(SCOPE)土壤健康委員會主席。《中國大百科全書》第三版(2022年出版)農業資源與環境學科副主編、農業環保領域主編。《地球科學進展》《土壤學報》、《中國農業科學》編委，《農業資源與環境學報》副主編。長期從事

農業資源環境教學和研究，主攻土壤有機質和團聚體結構-組分-性質-功能研究，農田固碳減排研究及技術創新，近年來主攻農業和環境生物質炭科技及產業化應用。2019-2022年，連續被列入(農業科學)全球1%高被引科學家(美國科睿唯安)。2020年，被列入全球氣候變化研究前500位影響科學家之列:2021年，被列入全球前2%頂尖科學家榜單:2022年，被列入全球植物學與農學頂尖科學家前250名。2022年，居全球前10萬名科學家前1/3方陣。為主完成的“富硒功能農產品”獲教育部技術發明二等獎(2007)、“農田固碳減排研究及應用”獲教育部科技進步獎二等獎(2013)“農業秸稈綜合利用技術集成創新及應用”獲河南省科技進步獎二等獎(2013)“基于土壤養分供應強度和配比的施肥理論方法的研究”獲山西省科技進步二等獎(2014)，領銜完成的“秸稈生物質炭炭基肥生態農業技術”正在農業部全國示范推廣。2019年獲教育部自然科學一等獎。1994年獲國務院政府特殊津貼。

團隊研究人員包括:

李戀卿: 教授，博士生導師，主要從事生物質炭農業利用研究;

卞榮軍: 副教授，碩士生導師，主要從事生物質炭基材料研發。

劉曉雨: 副教授，碩士生導師，碩士生導師，主要從事生物質炭基基肥料農業應用。

程  琨: 副教授，碩士生導師，主要從事碳足跡、碳計量研究。

王  燕: 博士后，主要從事生物質炭污染土壤治理。

鄭聚鋒: 教授，博士生導師，從事生物質炭農田固碳減排研究。

郭康澤: 高級工程師，主要從事土肥研究，擁有多項發明專利，肥料生產企業家。

張鵬程: 工程師，主要從事項目推廣，滁州市知名企業家

王晞濤: 在職博士，擁有氣化技術相關專利4項，商標設計4項，企業策劃專員。