炭索未来广东生态环境科技有限公司

Biochar Future Eco-environmental Technology CO.,Ltd

变炭为碳 冷净地球

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陈温福中国工程院院士,第十一、十二、十三届全国人大代表
专家观点:

农林业废弃生物质炭化综合利用技术是应对全球气候变化问题的可行途径之一,具有原材料来源广泛、生态安全、无污染、可大面积推广应用等显著特点。
生物炭的规模化应用有望在很大程度上解决耕地保育、土壤修复、污染治理、固碳减排等领域面临的复杂问题,有助于构建低碳、循环、可持续、高效经济发展模式,实现高质量发展,对保障国家粮食、环境、能源安全具有重要意义。

——陈温福院士




访谈



1.问:陈院士您好!2005年您开始从事生物炭研究,我们知道您一直从事的是水稻研究,究竟是什么促使您从水稻研究跨度到对生物炭展开研究呢?

陈温福我实际上是一个种水稻的,一直从事水稻研究。介入生物炭研究是因为当时研究水稻遇到两个难题:一个是水稻大棚旱育苗缺苗床土,第二个是当时有大量的农作物秸秆没办法处理,基本上是一把火烧掉了。秸秆焚烧不仅浪费了资源,对环境也造成了污染。当时我们想找出一个既可解决水稻育苗取床土难的问题,又可解决秸秆焚烧问题的办法,这也是当时我们对生物炭展开研究的初衷。

农作秸秆和粮食一样,也是从田里长出来的。立足于“取之于田、用之于田”的原则,我们就想到将这些秸秆二次利用做成生物炭,再还到土里去,不仅可缓解苗床土不足的问题,也可实现农田的改土培肥。这个过程是符合生态系统物质循环规律的。在研究过程中,我们发现生物炭具有良好的结构与理化性质,在改良土壤、促进微生物生存繁衍、提高作物产量与品质等方面都具有重要作用。把秸秆做成炭再还田,不仅可以解决焚烧污染问题,还在克服土壤障碍、提升耕地质量、修复重金属污染、应对气候变化、维持和稳定农业生态系统功能等方面有很大的应用潜力,应用前景很广阔。

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2.问:2006年您提出了“秸秆(生物质)炭化还田改土”的新理念以及用生物炭生产“炭基肥”的概念,后来您带领团队成立了我们国家第一个生物炭工程技术研究中心,从农用角度进行生物炭研究。提出这个理念、成立这个团队是基于什么考虑?我们又想达到什么样的目的呢?

陈温福:2006年,我们团队与我们学校土环学院韩晓日教授团队合作,一起开展有关生物炭改良、培肥土壤的研究,提出了“炭基肥”概念,就是想通过把一定量的生物炭加到氮磷钾或其他肥料当中,重新混合做成“炭基肥料”。这个肥料和其他的化学肥料不一样,它里面有相当一部分是生物炭制成的炭粉。我们的目的是想用渐进加入“炭基肥”的方法,变相地使生物炭还田,从而达到在不增加或少增加成本的情况下实现用生物炭改良土壤、提高作物品质的目的。当从更广阔的视角审视生物炭的时候,我们提出了“秸秆炭化还田改土”新理念,确立了“以生物炭为核心,以简易制炭技术为基础,以生物炭基肥料和土壤改良剂为主要发展方向,通过生物炭基农业投入品的产业化、规模化应用,实现秸秆利用、耕地质量提升、农田固碳减排等多重目标”的技术路线。

与国外生物炭研究不同的是,我们是先做实践,从应用着手,再到理论研究。而他们则是先从理论研究开始的。我们2005年开始研究,2006年提出“秸秆炭化还田”新理念和“炭基肥”概念,2007年就开始申报专利了。到现在我们已经获得了12件国家发明专利,18件实用新型专利,包括花生炭基专用肥、玉米炭基专用肥、大豆炭基专用肥、马铃薯炭基专用肥、简易制炭工艺及设备等,而且实现了产业化。

从一开始我就坚信生物炭研究是一件利国利民的事,将来会发展成一个新的学科,形成一项新的产业,也需要一支队伍才能把它做成。所以我们很早就组建了生物炭工程技术研究中心。在我的印象中,当时国际上做得好、有知名度的专门机构有两家,我们这个中心应该是第三家。现在看至少在生物炭环境应用和农业产业化应用方面我们比他们做得要好。

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3.问:您指出,生物质炭化还田成为人类解决全球气候变化问题的一条重要途径。面对当前的绿色可持续发展,在双碳目标下,“生物质炭化还田”究竟会给我们带来什么?

陈温福:我们现在用农林废弃物等生物质,比如果园中剪下的枝条、森林里落下的枯枝败叶、城市中的固体垃圾,餐厨垃圾等,只要是生物质废弃物,都可以烧成生物炭。从环境保护的角度看,生物炭是消减污染的一条有效的途径。同时它也可以把生物质废弃物很好地综合利用起来,符合低碳、绿色、高效、循环和可持续高质量发展理念。

目前,生物炭研究已迈向双碳目标,尤其是农业碳汇。为了实现碳中和,除了工业减排等,还可以把农林废弃物等所有生物质做成生物炭后回归到土壤中去。这是一种很好的农林业碳汇方式。第一它可以实现碳封存,第二它可以还田改土,实现耕地的可持续发展,第三它可以消减环境污染。

“生物质炭化还田”给我们带来的是实现可持续发展和环境的协调。在当前双碳目标下,我认为最佳的碳汇途径就是“变炭为碳 冷净地球”。农林碳封存最好的方式就是高效综合利用生物炭。

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4.问:2019年,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)将生物炭部分纳入《2006年国家温室气体清单指南 2019修订版》。这应该标志着生物炭技术已被正式认定为有效的固碳减排技术?从另一个角度讲,是否也为生物炭生态效益转化为经济效益提供了一个契机?

陈温福是的。生物炭含有大量的碳元素,而且稳定性很好,在土壤中可以存在成百上千年,因此把生物炭施入土壤本身就是碳封存的过程。生物炭技术将固碳减排、消减环境污染和废弃生物质资源循环再利用放在一起同时进行,这其中不仅体现了生物炭的生态效益,同时也意味着它的经济效益。但是,从固碳减排的角度看,目前能够成功地将生态效益转化为经济效益的例子还很少。生物炭相关企业干着固碳减排的事,却拿不到固碳减排的钱,这在很大程度上限制了产业的发展。IPCC将生物炭纳入指南,意味着国际上的认可,将会促进制定更全面的生物炭固碳减排计量方法学,为生物炭参与碳交易铺平道路。

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5.问:随着粮食安全和固碳减排需求的不断发展,生物炭与土壤管理和碳封存之间相互联系,其价值也逐渐被人们所认同。那么目前,对于生物炭应用研究是一个怎样的状况,对于生物炭产业发展又面临什么样的问题呢?

陈温福在农业生产中,我们不可否认,也必须清醒地认识到农业生态环境的重要性。“土壤-作物-环境”相互依存,不可分割。确保农业环境安全,对于实现农业可持续发展至关重要。生物炭技术契合了“高效、低碳、循环、可持续”等现代农业发展理念,在治理土壤污染、保护农业环境、维持生态平衡、促进农业与环境良性循环和可持续发展等诸多方面,都具有重要的作用和意义。同时生物炭研究需要迈向双碳目标,也需要对生物炭进行高效综合利用技术的研发。

生物炭产业发展目前面临的瓶颈问题是推广速度慢。生物炭的应用还需要从国家角度,由政府出面做顶层设计。因此,建议:第一,要将农林业碳汇作为重要研究专项开展进一步深入研究;第二,把生物炭纳入到碳交易系统中;第三,国家出台系列政策将生物炭产业变成带有公益性的事业来做。公益性部分需要国家出面来进行。这样的话,才能对生物炭产业有一个大的推动和发展。

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6.问:您和团队目前的科研动态可否给我们介绍一下?

陈温福:在生物炭研究方面,目前我们已培养了一大批博士、硕士,形成了一支有了一定规模的研发团队。近几年,团队连续获得3项部省级科技进步一等奖,这表明我们不仅在生物炭产业化应用方面取得了很大成就,也说明我们也拥有了一定的理论基础。十几年来,我们还一直坚持做生物炭长期定位试验,就是在同一块田里施用生物炭,看它进入土壤以后,土壤的性质、肥力、微生物等会发生哪些变化,积累数据,监测效果,促进发展。

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7.问:我国全面进入绿色转型发展阶段,适应气候变化和技术进步资源环境保护要求,是当前绿色可持续发展的重要需求对于未来生物炭研究,重点应该放在哪里?未来会如何发展呢?

陈温福:现在看还有很多基础理论上的问题没有彻底解决,比如生产生物炭需要把温度控制在多少度才能精准匹配土壤改良需求?生物炭施入土壤后,究竟在什么时间开始分解,多少年分解了多少,分解出来的物质能不能变成有机质等等,这些问题都需要一个长期的过程才能解决。因此,对于生物炭研究我们会持续进行下去。

现在我们需要把生物炭用于农业、环境和碳封存,那么就需要更多的理论与技术支撑,也需要在更广阔时间和空间尺度上去考虑问题。例如农业碳汇核算,究竟生物炭能在多大的比例上解决我们的环境问题。农业上的碳汇目前还仅仅是个开始,这也是未来的研究重点。同时,生物炭在材料领域中应用的研究也需要进一步发展,比如纳米生物炭等。

生物炭,是一项绿色科技,它始终秉持可持续发展理念,带领大家“炭”索未来。它未来的发展还需要大家共同努力。

让我们用生物炭为子孙后代留下一片良田沃土,一湾碧水青山!

感谢陈温福院士一直以来为生物炭研究、为我们的绿水青山所作出的贡献。

团队介绍

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沈阳农业大学生物炭工程技术研究中心由陈温福院士于2010年组建,2011年获批辽宁省生物炭工程技术研究中心,同年获得高校重大科技平台建设计划支持,2016年获批辽宁省生物炭技术工程实验室,2020年组建沈阳农业大学国家生物炭研究院。


以上访谈感谢陈温福院士

采访人:王见

生态环境探索微平台

2022.3


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