周建斌：從建筑木廢料到生物質(zhì)能的蛻變

在國家城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程中，大量新建、改建工程及拆除工程不可避免地產(chǎn)生了數(shù)以億噸計(jì)的建筑廢棄物。建筑木廢料是建筑廢棄物的重要組成部分，也是城市木廢料的主要組成部分，約占建筑固體廢棄物總量（我國建筑固體廢棄物年產(chǎn)生量超30億噸）的9%。  

建筑木廢料、廢家具、園林綠化枝椏材等城市木廢料主要由木質(zhì)素、纖維素及半纖維素組成，是良好的生物質(zhì)資源，可收集量不可小覷。隨著國家“雙碳”目標(biāo)的提出，實(shí)現(xiàn)建筑/城市木廢料處置方式的創(chuàng)新，行之有效地加以利用，是推動可持續(xù)發(fā)展、助力實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)的重要策略。建筑木廢料資源化利用被賦予了特殊意義，成為建筑領(lǐng)域減少碳排放的重要抓手。  

生物質(zhì)固碳?xì)饣嗦?lián)產(chǎn)技術(shù)讓固廢蛻變  

建筑/城市木廢料通過壓縮成型、熱化學(xué)或生物技術(shù)可轉(zhuǎn)化為固體、氣體及液體形態(tài)，其中氣化固碳多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)因其熱效率高，并能將生物質(zhì)“吃干榨凈”，做到物盡其用，被認(rèn)為是最有前途的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化及利用技術(shù)之一，兼具良好的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。  

南京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)工程研究中心技術(shù)團(tuán)隊(duì)2002年在國內(nèi)外首創(chuàng)研發(fā)了一種生物質(zhì)固碳?xì)饣嗦?lián)產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)是在不需要外加能源，也不需要添加任何化學(xué)藥品、助劑、添加劑等條件下，發(fā)生熱分解反應(yīng)，將生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素大分子分解成小分子的可燃?xì)?、生物質(zhì)炭和生物質(zhì)液。生物質(zhì)可燃?xì)饪梢蕴娲禾炕蛱烊粴庥脕戆l(fā)電，也可為工業(yè)園區(qū)、企業(yè)、城鎮(zhèn)居民住所或大棚等供熱。生物質(zhì)炭根據(jù)原料不同，分為木/竹炭、果殼炭、稻殼炭、秸稈炭等，木/竹炭及果殼炭可制備活性炭、機(jī)制燒烤炭、工業(yè)用炭。秸稈類的炭由于其灰分含量高，適合作炭基復(fù)合肥或替代煤炭作清潔燃料。生物質(zhì)液含有酸類、醇類、酯類、醛類、酮類、酚類等多種化學(xué)成分，可用來生產(chǎn)液體肥，由于植物源液來自于作物，吸收迅速、抗病增產(chǎn)，因此生物質(zhì)提取液既有肥效又有藥效，達(dá)到了天然的藥肥一體化效果。  

減排效益顯著    

以生物質(zhì)固碳?xì)饣鍧嵐┡?lián)產(chǎn)炭為例，建筑木廢料經(jīng)固碳?xì)饣?lián)產(chǎn)氣化炭反應(yīng)，50.31%的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓?5.38%的能量儲存于氣化炭中，而15.31%為熱量損失。由此產(chǎn)生的熱燃?xì)饨?jīng)鍋爐燃燒進(jìn)行綠色供熱（按回水溫度50℃，60℃出水）后，其總能量流為：42.76%用于供熱，35.38%儲存于氣化炭中，21.83%為總熱量損失。  

減排固碳效果可從三方面進(jìn)行評估：1.0t建筑木廢料（C元素含量為46.87%）在生長過程中從環(huán)境中約吸收1.72t的CO₂，產(chǎn)生的可燃?xì)馓娲s0.5t標(biāo)準(zhǔn)煤，約減排1.34t的CO₂。將建筑木廢料氣化后，生物質(zhì)可燃?xì)馔ㄟ^燃燒產(chǎn)生約1.10t的CO₂，被釋放到大氣中，而約0.17t的C元素最終轉(zhuǎn)化為0.2t的建筑木廢料氣化炭。因此，每1.0t建筑木廢料經(jīng)氣化綠色供熱聯(lián)產(chǎn)炭后，空氣中就有0.62t的CO₂被固定在固體炭中，總減排固碳約3.58t，使系統(tǒng)成為CO₂的吸收器，實(shí)現(xiàn)供熱的負(fù)排放。  

解決進(jìn)口天然氣“卡脖子”問題  

以北京市為例，其城市木廢料300多萬t/a，市周邊的果木廢料約300萬t/a。通過固碳?xì)饣嗦?lián)產(chǎn)技術(shù)可滿足90億m3天然氣（每年北京的供暖需要約80億m3的天然氣）供熱要求，并得到120萬t生物質(zhì)炭，固定300萬tCO₂。這對解決北京依賴進(jìn)口天然氣的“卡脖子”問題、實(shí)現(xiàn)北京的零碳供熱具有重要意義。  

建筑木廢料要做到資源化、高值化利用，應(yīng)統(tǒng)籌建筑木廢料產(chǎn)生、收運(yùn)、處置、利用等環(huán)節(jié)，結(jié)合建筑木廢料的特點(diǎn)，使用并構(gòu)建全產(chǎn)業(yè)鏈的建筑木廢料氣化固碳多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“物盡其用、物盡多用”，打破傳統(tǒng)固廢利用技術(shù)的單一轉(zhuǎn)化。  

實(shí)現(xiàn)建筑木廢料的“負(fù)排放”，可加快構(gòu)建綠色低碳的經(jīng)濟(jì)體系，助力“雙碳”目標(biāo)早日實(shí)現(xiàn)。建筑廢木料固碳?xì)饣嗦?lián)產(chǎn)技術(shù)是綠色、循環(huán)、高值化的固廢綜合利用技術(shù)，是提升能源利用率、促進(jìn)建筑工業(yè)節(jié)能減排的良好技術(shù)路徑，對行業(yè)的產(chǎn)能置換、轉(zhuǎn)型有著示范引領(lǐng)作用。  

生物質(zhì)是國際公認(rèn)的零碳能源，是唯一含碳、穩(wěn)定、清潔的可再生能源，希望有關(guān)部門加以重視。

（ 周建斌系俄羅斯自然科學(xué)院/俄羅斯工程院外籍院士，南京林業(yè)大學(xué)教授/博士生導(dǎo)師）