1. 生物質種類及常見類別

生物質包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動物及其生產的廢棄物。有代表性的生物質如農作物、農作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動物糞便。一般可分為三大類：農業資源、林業資源、城市固體/半固體廢物。

1.1 農業資源

農業生物質資源是指農業生產過程中的廢棄物。常見類別包括農作物秸稈(玉米穗軸、玉米秸、稻殼、稻草、高粱秸、麥秸、豆秸和棉稈等)；淘汰果樹、疫木和廢棄枝條（蘋果木、梨木等）；食用菌廢棄菌袋（木耳菌袋、香菇菌袋等）；畜禽糞便及其墊草混合物（牛糞、羊糞等）；農業加工業的廢棄物（中藥渣、甘蔗渣、甜菜渣和泡過酒的人參等）等。

1.2 林業資源

林業生物質資源是指森林生長和林業生產過程中產生的有機廢棄物，常見類別包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業中的廢棄物（零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等）；木材采運和加工過程中的廢棄物（鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等）；林業副產品的廢棄物（如果殼和果核等）。

1.3 城市固體/半固體廢物

城市固體/半固體廢物主要是由城鎮居民生活垃圾，商業、服務業和建筑垃圾等富含有機質的廢棄物構成。如城市污泥、施工清表產生的廢棄物等。其組成成分比較復雜，受當地居民的平均生活水平、能源消費結構、城鎮建設、自然條件、傳統習慣以及季節變化等因素影響。

2. 生物質炭化類型及優缺點

生物質主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，生物質的炭化過程即是這３種成分的熱分解過程。目前，國內外比較成熟的炭化方法主要包括熱解法、微波炭化法和水熱炭化法。

2.1 熱解法

熱解法是常用的炭化方法，也是本炭化設備使用的方法。熱解法指生物質原料在300-900°C下發生的無氧或限氧熱解反應。此方法生產的生物炭比表面積大，更符合農業領域需要。

2.2 微波炭化法

與傳統的熱解法相比，微波炭化法利用微波輻射使生物質原料內部原子和分子相互摩擦，迅速產生熱能，快速升溫達到理想的高溫條件，縮短了反應時間。

2.3 水熱炭化法

大多數生物質原料水分含量高，因此熱解法和微波炭化法都需要使用干燥步驟來降低反應過程中的能量損失，水熱炭化法恰好彌補了這個不足。水熱炭化法是將生物質原料與水混合置于封閉的反應器中，通過熱化學反應對生物質原料進行炭化。水熱過程主要分為水熱碳化、水熱液化和水熱氣化等３個過程。

2.4 總結

熱解法、微波炭化法和水熱炭化法制備生物質炭都有各自的優勢。熱解制備法操作較為簡便且制得的生物質炭比表面積較大，更有利于農業應用；微波炭化法反應時間較快；水熱炭化法可降低原料干燥過程中的能量損失。

3. 生物炭類型及優缺點

生物炭類型主要包括原木炭、機制木炭和型炭三大類。具體如下：

原木炭：炭化原料為硬木（木馬黃、小葉桉等）或果木（蘋果木、梨木等）。

機制木炭：木質碎料（木屑等）擠壓加工成的炭質棒狀物。

型炭：用生物質廢料炭化后制成炭粉，由炭粉擠壓形成。

三類炭孔隙度、熱值、灰分比較分析：

三類炭孔隙度比較中，原木炭最高，大于機制炭，大于型炭。

三類炭熱值比較中，機制炭最高，大于原木炭，大于型炭。

三類炭灰分比較中，原木炭最低，小于機制炭，小于型炭。

綜合分析，原木炭更疏松多孔，在農業領域應用效果好于其他兩種炭。

4. 炭化后的主要產品及農業領域應用

本公司研發的生物質炭化設備主要應用熱解法，將農業生產過程中的有機廢棄物（生物質）高溫慢速熱解成固體（生物炭）、液體（木醋液、木焦油）和氣體（木煤氣）三類產品。這些產品經深加工后可得到多種環境友好、兼具社會效益和經濟效益的深加工產品。通過將這些產品再次投入到農業生產過程中，可改良土壤結構、提高土壤肥力、調節土壤酸堿度、殺菌、驅蟲，從而提高作物品質和產量，形成良性循環。推進各種農業資源在農業系統中往復多層與高效流動，最終形成一套完整的循環農業系統，實現較少廢棄物的生產和提高資源利用效率的農業生產方式。生物炭在土壤中高度的穩定性還可以起到良好的“碳封存”效應，其在全球尺度上碳封存潛力可達0.8×109t·a-1；能夠抑制土壤中溫室氣體的排放，起到“減碳”效應；能夠替代或減少化肥的使用達到“零碳”效應，助力低碳農業發展。

4.1 生物炭

生物炭理化性質穩定，抗生物分解能力強。這是生物炭具有“碳封存”功能、可還田改土并具有可持續和累積發揮作用的基礎。

生物炭具有豐富的微孔結構，比表面積大，吸附能力強，表面官能團豐富。生物炭施入土壤后，一方面可降低土壤容重，促進土壤微團聚體的形成，改善土壤結構和水、肥、氣、熱狀況。另一方面可為土壤微生物提供庇護場所，促進微生物群落的繁衍生息。同時具有增加土壤陽離子交換量、提高化肥利用率、消減養分淋溶損失和水體污染的作用。

生物炭含有植物生長所必需的大量元素和中微量元素，可為作物生長發育提供一定必要的補充，進而減少化學肥料的投入。

生物炭徑級萬目以上可制作納米碳肥，納米碳肥料的特點：

（1）納米碳肥料能在光合作用下使土壤中養分增加，促進植物根系活性化，提高植物生命力；

（2）納米碳的高吸附性和緩釋放性，使納米碳肥料進入土壤后能溶于水，增加植物根系吸收水分和養分的潛能；

（3）植物還可以通過根系吸收納米碳粒附著的養分，進入植物根莖、葉，縮短植物生長周期并達到增產效果；

（4）納米碳肥料可以使土壤中有益噬碳微生物、小生物大量繁殖，促進土地生態循環，逐漸改善土壤狀況，長遠帶動減少肥料施用；

（5）在水產養殖方面，使用納米碳液水產養殖劑可使水中富氧分子大幅增加，能夠有效增強對水產養殖生物的免疫力，從而杜絕抗生素的施用。

 相關深加工產品：納米碳肥、納米碳液體肥、炭基有機肥、炭基土壤改良劑。

4.2 木醋液

木醋液對種子萌芽具有促進作用，有數據表明，木醋液浸種可促進根系生長、鮮重和干物質積累增加，提高活力指數，幼苗長勢更強。

木醋液可促進作物生長，提高作物品質，有數據表明，通過用木醋液不同濃度噴施葉菜，發現其可提高蔬菜產量、維生素C含量，降低葉菜硝酸鹽含量，從而提高蔬菜品質。另外，木醋液不同濃度噴施葉菜，會降低土壤硝酸鹽含量，但顯著提高土壤鐵、錳、銅、鋅含量，從而提高土壤微量元素的有效性。

木醋液具有抑菌作用，有數據表明，木醋液對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌3種供試細菌均有較強的抑制作用。

木醋液與農藥混合使用可提高藥效，減少藥物用量，但木醋液提高農藥藥效的機理尚無定論。有研究認為，木醋液主要通過提高農藥的溶解度來發揮作用。

木醋液對土壤具有改良作用，添加不同稀釋倍數的木醋液會影響沙地土壤微生物的生物量和酶活性。向沙土添加木醋液可以顯著降低土壤pH值，顯著提高土壤氧化碳、水溶性碳氮、可溶性酚以及無機氮的含量，適合北方石灰性土壤使用。

木醋液對某些昆蟲害蟲的成蟲具有明顯驅避作用，對部分害蟲幼蟲還有顯著殺傷作用。比如在銹壁虱、菜青蟲、家蠅、水稻鉆心蟲、黃粉蟲幼蟲防控試驗中，它的防效明顯。木醋液的驅避作用與木醋液中的酚類物質關系密切。

    相關深加工產品：土壤改良劑、生物農藥、pH調節劑。

4.3 木焦油

木焦油生物質熱解所得到的一種焦黑色油狀液體，其主要成分大部分是一元酚與二元酚。木焦油早期已應用于木材的防腐劑。有研究表明，木焦油對包括蘋果腐爛病、獼猴桃潰瘍病、核桃潰瘍病、花椒干腐病在內的多種植物病原菌具有良好的的抑制效果。

相關深加工產品：生物農藥。

4.4 木煤氣

木煤氣是木材氣化時的主要產物，或木材干餾時在冷凝分離出木焦 油和木醋液等液體產物后剩下的不凝性氣體。含有一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃性氣體。燃燒木煤氣可為碳化設備提供能源，提高資源利用效率。代替燃燒有機質，減少碳排放，促進低碳農業發展。

木煤氣含有的二氧化碳，可用氫氧化銨吸收，制成碳酸氫銨肥料。

相關深加工產品：能源、化肥。