周建斌：从建筑木废料到生物质能的蜕变
水泥 中国建材报 2023-06-01
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在国家城镇化建设进程中，大量新建、改建工程及拆除工程不可避免地产生了数以亿吨计的建筑废弃物。建筑木废料是建筑废弃物的重要组成部分，也是城市木废料的主要组成部分，约占建筑固体废弃物总量（我国建筑固体废弃物年产生量超30亿吨）的9%。
建筑木废料、废家具、园林绿化枝桠材等城市木废料主要由木质素、纤维素及半纤维素组成，是良好的生物质资源，可收集量不可小觑。随着国家“双碳”目标的提出，实现建筑/城市木废料处置方式的创新，行之有效地加以利用，是推动可持续发展、助力实现生态文明建设的重要策略。建筑木废料资源化利用被赋予了特殊意义，成为建筑领域减少碳排放的重要抓手。
生物质固碳气化多联产技术让固废蜕变
建筑/城市木废料通过压缩成型、热化学或生物技术可转化为固体、气体及液体形态，其中气化固碳多联产技术因其热效率高，并能将生物质“吃干榨净”，做到物尽其用，被认为是最有前途的生物质转化及利用技术之一，兼具良好的社会、经济和生态效益。
南京林业大学材料科学与工程学院生物质气化多联产工程研究中心技术团队2002年在国内外首创研发了一种生物质固碳气化多联产技术。该技术是在不需要外加能源，也不需要添加任何化学药品、助剂、添加剂等条件下，发生热分解反应，将生物质中的纤维素、半纤维素、木质素大分子分解成小分子的可燃气、生物质炭和生物质液。生物质可燃气可以替代煤炭或天然气用来发电，也可为工业园区、企业、城镇居民住所或大棚等供热。生物质炭根据原料不同，分为木/竹炭、果壳炭、稻壳炭、秸秆炭等，木/竹炭及果壳炭可制备活性炭、机制烧烤炭、工业用炭。秸秆类的炭由于其灰分含量高，适合作炭基复合肥或替代煤炭作清洁燃料。生物质液含有酸类、醇类、酯类、醛类、酮类、酚类等多种化学成分，可用来生产液体肥，由于植物源液来自于作物，吸收迅速、抗病增产，因此生物质提取液既有肥效又有药效，达到了天然的药肥一体化效果。
减排效益显著
以生物质固碳气化清洁供暖联产炭为例，建筑木废料经固碳气化联产气化炭反应，50.31%的生物质能转化为可燃气，35.38%的能量储存于气化炭中，而15.31%为热量损失。由此产生的热燃气经锅炉燃烧进行绿色供热（按回水温度50℃，60℃出水）后，其总能量流为：42.76%用于供热，35.38%储存于气化炭中，21.83%为总热量损失。
减排固碳效果可从三方面进行评估：1.0t建筑木废料（C元素含量为46.87%）在生长过程中从环境中约吸收1.72t的CO2，产生的可燃气替代约0.5t标准煤，约减排1.34t的CO2。将建筑木废料气化后，生物质可燃气通过燃烧产生约1.10t的CO2，被释放到大气中，而约0.17t的C元素最终转化为0.2t的建筑木废料气化炭。因此，每1.0t建筑木废料经气化绿色供热联产炭后，空气中就有0.62t的CO2被固定在固体炭中，总减排固碳约3.58t，使系统成为CO2的吸收器，实现供热的负排放。
解决进口天然气“卡脖子”问题
以北京市为例，其城市木废料300多万t/a，市周边的果木废料约300万t/a。通过固碳气化多联产技术可满足90亿m³天然气（每年北京的供暖需要约80亿m³的天然气）供热要求，并得到120万t生物质炭，固定300万tCO2。这对解决北京依赖进口天然气的“卡脖子”问题、实现北京的零碳供热具有重要意义。
建筑木废料要做到资源化、高值化利用，应统筹建筑木废料产生、收运、处置、利用等环节，结合建筑木废料的特点，使用并构建全产业链的建筑木废料气化固碳多联产技术，实现“物尽其用、物尽多用”，打破传统固废利用技术的单一转化。
实现建筑木废料的“负排放”，可加快构建绿色低碳的经济体系，助力“双碳”目标早日实现。建筑废木料固碳气化多联产技术是绿色、循环、高值化的固废综合利用技术，是提升能源利用率、促进建筑工业节能减排的良好技术路径，对行业的产能置换、转型有着示范引领作用。
生物质是国际公认的零碳能源，是唯一含碳、稳定、清洁的可再生能源，希望有关部门加以重视。
（ 周建斌系俄罗斯自然科学院/俄罗斯工程院外籍院士，南京林业大学教授/博士生导师）
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