城市环境所沼渣热解炭化资源化研究获进展

厌氧发酵技术利用微生物的代谢作用实现餐厨垃圾减容减量与能源化利用，已经成为我国餐厨垃圾资源化处置的主流工艺之一，但目前针对厌氧发酵后残余物沼渣的资源化处置研究依然不足。中国科学院城市环境研究所城市矿产绿色开发研究团队（余广炜研究团队）积极聚焦我国城镇化发展进程中的关键环境问题，在国家重点研发计划课题支持下，持续开展沼渣热解炭化资源化技术研究，解析热解特性及产物形成机制，阐明生物炭特征及其重金属生态安全风险，拓展高附加值利用途径，并取得良好进展。

研究发现餐厨垃圾厌氧沼渣热解过程可分为五个阶段。其中，阶段一、三、四适用于反应级数模型，阶段二和五适用于一维扩散模型和三维扩散Jander模型。五个阶段最佳反应模型函数可以用f(α)=(1-α)-1-1，f(α)=α2，f(α)=[(1-α)-1.3-1]/1.3，f(α)=(1-α)-1-1，以及f(α)=[1-(1-α)1/3]2来表示；TG-FTIR和Py-GC/MS的分析结果表明，热解气主要成分为H2O、CH4、CO2、CO、苯酚、C=O（酸酐、酮或醛）、C-O和NH3等，而热解油主要成分为碳氢化合物、胺和酰胺类、腈类、N-杂化化合物类、氧化物以及硫化物。

研究显示，热解温度对沼渣生物炭的性质和结构具有显著影响，为主要控制因素；在400~800°C的实验温度范围内，生物炭中典型重金属随温度的升高向稳定态转化，生态安全风险低；700℃条件下热解制备的生物炭表面官能团丰富，孔隙结构和理化特征优异，具有良好的污染物吸附性能，展现出良好的应用潜力。 

近期，相关研究成果以Pyrolysis of food waste digestate residues for biochar: Pyrolytic properties, biochar characterization, and heavy metal behaviours为题，发表在Fuel上。研究工作得到国家重点研发计划和福厦泉国家自主创新示范区协同创新平台项目的支持。

论文链接

沼渣热解机制及重金属浸出风险评估