“农林废弃物快速热解创制腐植酸环境材料及其应用项目不仅取得了多项世界首创成果，还成功实现了工业化应用，系列产品3年来已修复土壤1000万亩，新增经济效益38亿元，受到国家农业农村部青睐，正在进行全国推广应用。”近日，中国石油大学(华东)化学工程学院田原宇教授在接受科技日报记者采访时表示，荣获国家技术发明二等奖的农林废弃物快速热解创制腐植酸环境材料及其应用项目能够同时降服两只“拦路虎”，变废为宝，为地球“护肤”。
土壤是地球脆弱又珍贵的“皮肤”，也是陆地上的生命之源，但却面临着不断退化的危机。田原宇介绍，我国高达55亿亩的退化土壤如何修复，年产约13.5亿吨的农林废弃物如何高效利用，是两个世界级难题，成为挡在我国实现“双碳”目标和乡村振兴路上的两只“拦路虎”。为此，中国石油大学(华东)正在加速推进农林废弃物快速热解创制腐植酸环境材料及其应用项目的产业化应用。
首创农林废弃物制取生物腐植酸
田原宇在研究中发现，一方面大量农林废弃物因缺乏大规模高值利用技术而被露天焚烧，导致环境污染和资源浪费；另一方面修复退化土壤急需国际公认的绿色高效土壤修复环境材料——腐植酸。
能不能把二者创造性地结合起来？田原宇带着这样的思考，2003年组建团队开始相关研究。
对此，田原宇团队提出“快速热解过程控氧控灰”思路，首创农林废弃物自混合下行循环床快速热解成套技术，在国内外率先解决了高纯度高活性生物腐植酸高效制取难题。
“与国际上现存的多种生物质快速热解技术均以制取液体燃料不同，我们的快速热解制取腐植酸要求最大化保留氧以提高产品活性，大大降低生产成本。”田原宇介绍，该项目取得了多个突破，液体收率和氧含量高，实现了原料吃干榨净、过程无难处理的三废排放；活性官能团比现有腐植酸高3倍以上。
“该技术破解了我国优质矿源腐植酸资源匮乏的难题，为我国工农业生产和环境治理修复提供了优质廉价、高纯高活性腐植酸原料。”田原宇说。
首创高纯高活性生物腐植酸工业化
为了早日实现科技成果转化，田原宇团队发明了自混合下行循环床快速热解装备及系列专有关键设备，首次实现了农林废弃物制取高纯高活性生物腐植酸的工业化，为农林废弃物进行大宗高值利用创造了战略契机。
“农林废弃物快速热解制取腐植酸工业化生产在世界上我们是唯一的，独此一家，别无分号。”田原宇自豪地说。为了让研究成果从“实验室”尽快走向“生产车间”，他一年三分之二以上的时间都泡在实验室和工业现场。2012年，经过团队的努力，世界单套规模最大的20万吨/年工业化装置在位于黄河三角洲的东营市广饶县建成，装置一次开车成功，多年连续稳定经济运行。
“装置解决了影响生物质热解中的油中带灰、产品高含水、油气结焦堵塞和半焦载体异重返料等影响工业放大和长周期运行的十大难题，成果具有自主知识产权，达到国际领先水平。”中国工程院院士金涌、中国科学院院士费维扬作为评审专家对农林废弃物制取生物腐植酸新工艺和装置给予了高度评价。
目前，已有5套利用团队工艺技术的装备投入运行，相关产能占全球生物质快速热解产能的80%以上。
首创污染退化土壤可持续修复
当前碳中和背景下，退化土壤修复是任重道远、极具挑战性的世界性难题。污染退化土壤包括重金属污染、盐碱化、沙化等多种复杂类型，修复条件、要求和目标各不相同。
“腐植酸被称为土壤生态环境可持续发展的生命源泉，可以促进土壤中微生物生长，促进土壤团粒化，增加孔隙度等，并形成良好土壤环境，提高作物产量。”田原宇介绍，研究团队将化学工程、环境保护、农业三大主要领域知识进行融合，用团队的生物腐植酸创制了重金属污染土壤修复剂、盐碱地改良剂、可降解腐植酸地膜等系列高值靶向腐植酸环境材料，攻克了污染退化土壤可持续修复的世界性难题。
团队首次提出了盐碱地生物腐植酸治理、生态可持续改良的新方法，从源头解决了土壤盐碱化难题，土壤团粒量提高130%以上、生物活性提高30%以上，实现当年改当年种当年收益，成本不到其他成熟技术的30%。
“修复反应速度快、使用方便、成本低，无二次污染，一次修复、持续有效。”田原宇介绍，2013年以来，腐植酸盐碱土壤改良剂在山东、吉林和内蒙古等地进行了近10万亩盐碱地改良修复应用示范，成功种植玉米、竹柳、甜高粱和葡萄，土壤各项指标正常，增产效果显著。
“团队和企业合作生产的‘澳佳’含腐植酸复合肥料等产品应用到了莱西、平度等地的生姜、西红柿、花生、桃的生产中，提质增产效果非常好，其中生姜产量增加了1倍。”田原宇介绍。
目前，项目系列产品已在山东、吉林和甘肃等20多个省市示范和推广应用。近3年仅其中两家企业就新增产值3.95亿元、增收节支38.3亿元以上，社会和环境效益显著。
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