生物炭：新兴的碳去除技术

生物炭每年可减少全球 6% 的二氧化碳排放量，而且可以大规模使用。因此，生物炭有望在循环经济概念中发挥关键作用。这种类似木炭的物质是通过受控过程中不同种类的生物质原料的热解而产生的。都灵理工大学应用科学与技术系 (DISAT) 副教授、意大利生物炭协会董事会成员 Mauro Giorcelli 教授研究生物炭并探索其潜力。在访问 Elementar 总部期间，他为我们提供了一个独特的机会来深入研究生物炭研究的最新进展。

在将生物炭作为主要研究课题之前，Giorcelli 教授研究了碳材料以及由碳管和石墨烯制成的复合材料。由于这些材料极其昂贵，Giorcelli 教授开始研究生物炭及其特性，这是一种廉价且容易获得的碳材料。他发现，由生物炭制成的复合材料具有与由碳管和石墨烯制成的昂贵材料相当的特性。因此，生物炭是昂贵碳材料的合理替代品，利用农业废弃物将其转化为有价值的原材料。

生物炭并非新鲜事物——2000 多年来，土著文化一直使用它来改善土壤质量，促进农作物生长。但生物炭的潜力远远超出了这种传统的农业用途，直到现在才通过深入研究其特性才被发现。生物炭可以用作石油衍生碳材料的替代品，例如用于复合材料，从而开辟了广阔的应用领域。据 Mauro Giorcelli 称，几乎所有炭黑材料（例如轮胎）都可以由生物炭制成。使用更多的生物炭代替石油基材料意味着减少对稀缺资源的依赖并减少碳足迹。
除了土壤应用之外，Giorcelli 教授还看到了生物炭在水泥和混凝土中的巨大潜力——他认为这将是“继农业应用之后的下一个大规模应用”。当今的水泥生产向大气中释放了大量二氧化碳，导致与气候变化有关的全球温室气体排放。通过在水泥生产中使用生物炭，可以大幅减少这些排放，从而实现制造过程的脱碳。

生产生物炭是一种双赢的局面：几乎每个村庄都可以生产生物炭，碳被储存起来而不是排放到大气中，而且由于生物炭是由生物质“废物”制成的，它解决了废物处理问题，同时创造了一种有用的新资源，有助于实现经济脱碳。还可以想象，生物炭的生产可能成为城市和市政当局未来的收入来源：如果以生物炭生产形式储存的碳可以用碳证书支付，这些证书可以在全球碳市场上交易，从而为公共当局的预算做出贡献。
由于生物炭通常可以重复使用 - 例如，用于水净化的过滤器可以在其他应用中获得第二次生命 - 一些研究人员喜欢将生物炭描述为一种系统，而不是一种产品，其中材料永远不会丢失，但总是被转化和重复使用。

所有有机废物都有可能转化为生物炭。生物炭的化学成分因燃烧的生物质而异，导致不同类型的生物炭具有不同的特性，因此可能有不同的应用。这就是为什么材料分析是关键。Giorcelli 教授认为，元素分析具有很大的潜力，可以通过确定生物炭的有机和无机碳含量来表征生物炭，从而为每种类型的生物炭找到最佳应用。
除了表征生物炭之外，元素分析对于在发放碳信用额时量化碳封存量也很重要。

无论是碳中和、碳封存还是石油独立，生物炭都有可能在解决当今社会面临的重大问题方面发挥重要作用。我们相信，Giorcelli 教授和他的团队将为进一步探索这种早已为人所知但新发现的资源的潜力做出贡献。