王浩院士：飛灰變高效肥料，助力源頭減污
來源： 新京報(bào)2023-09-03
由北京市科協(xié)等單位主辦的“未來產(chǎn)業(yè)展望暨專精特新企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展論壇”9月3日在服貿(mào)會(huì)上舉行。中國工程院院士王浩介紹了其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“新一代基于納米孔隙籠框結(jié)構(gòu)的腐殖化超高效緩釋肥料”，他們將飛灰“變廢為寶”制成新型肥料，可以實(shí)現(xiàn)源頭減排和固廢資源利用。
中國工程院院士王浩。主辦方供圖
利用飛灰，打破可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)學(xué)悖論
2015年9月，《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》在聯(lián)合國大會(huì)第七十屆會(huì)議上通過，設(shè)定了未來15年全球在減貧、健康、教育、環(huán)保等17個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)。然而就在今年7月，聯(lián)合國秘書長古特雷斯在部長級(jí)會(huì)議開幕式上指出，世界“嚴(yán)重偏離”了在2030年的最后期限前實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的軌道。
王浩說，可持續(xù)發(fā)展存在生態(tài)學(xué)悖論，即氣候危機(jī)將加重了世界糧食危機(jī)，糧食危機(jī)推動(dòng)更多化肥的應(yīng)用，但大量化肥應(yīng)用造成土地進(jìn)一步退化，土地的退化反而會(huì)再加重氣候危機(jī)并威脅糧食安全。他表示，其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新一代基于納米孔隙籠框結(jié)構(gòu)的腐殖化超高效緩釋肥料可以突破這些問題，非常有發(fā)展前景。
這項(xiàng)技術(shù)通過飛灰沸石化工藝和水熱腐殖化工藝制備，代替?zhèn)鹘y(tǒng)化肥施用，改善土壤質(zhì)量，提高土壤肥力，結(jié)合節(jié)水保水能力可治理荒漠化，還可以減少面源污染，從根源上解決黑臭水體、富營養(yǎng)化等環(huán)境污染問題。
他解釋稱，飛灰（粉煤灰）是生物質(zhì)或類煤物質(zhì)經(jīng)過高溫焚燒后的殘?jiān)�，煤是由地質(zhì)歷史時(shí)期堆積的植物遺體，經(jīng)過復(fù)雜而緩慢的生物化學(xué)、地球化學(xué)、物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)變而成的。成煤的遠(yuǎn)古植物不會(huì)含有對其自身有害的重金屬，所以燒煤生成的飛灰，一般而言沒有重金屬，不會(huì)造成土壤污染。相反，在植物體內(nèi)積存的有益痕量、微量重金屬，經(jīng)過飛灰制成沸石基緩釋肥料，又可以重新回到植物體內(nèi)，形成有益成分的再生利用和再循環(huán)。
飛灰是世界上最大規(guī)模的工業(yè)固廢，也是地球上第五大廉價(jià)建材原料。我國近60%的電力能源都通過燃燒類煤物質(zhì)取得，每年有近2億噸未處理的飛灰堆積在廢棄場所，至今積累未處理飛灰已高達(dá)30億噸。
“我們針對性地進(jìn)行研發(fā)，將飛灰作為原料，通過水熱納米化過程生產(chǎn)納米級(jí)、具有微介孔籠框結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽晶體材料，也叫人造沸石。”他說，鋁硅酸鹽微介孔籠框結(jié)構(gòu)能夠加載宏量營養(yǎng)素氮、磷、鉀等，并通過陽離子交換機(jī)制實(shí)現(xiàn)化肥元素的緩釋。沸石的優(yōu)點(diǎn)是孔隙體通過陽離子交換緩釋營養(yǎng)素，同時(shí)持水能力很強(qiáng)，可以把其本身重量的50%都用來吸水，增加土壤的含水。
施用新型肥料，預(yù)計(jì)1畝地減少流失70%的化肥
王浩說，干旱地區(qū)的生物質(zhì)或含有腐殖酸的褐煤非常寶貴，直接焚燒對地區(qū)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響比燃煤發(fā)電更大。其團(tuán)隊(duì)發(fā)明的“水熱腐殖化裝置”是將生物質(zhì)固廢高效轉(zhuǎn)化為腐殖酸有機(jī)聚合物的先進(jìn)過程裝置，以高于土壤自然腐殖化上萬倍的過程效率，將生物質(zhì)合成穩(wěn)定的腐殖酸物質(zhì)。
人造的腐殖酸物質(zhì)與天然腐殖酸相似，在土壤中的保水率高達(dá)其材料質(zhì)量的6-7倍，可以改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)保水率。將人造腐殖酸與沸石微介孔籠框結(jié)構(gòu)材料組合使用，按設(shè)計(jì)值搭配，可以取得從2倍到7倍肥力的不同量級(jí)、不同強(qiáng)度的肥料。“因?yàn)檫@種肥料的緩釋機(jī)制，所以更加省事，不用像常規(guī)化肥那樣通過頻繁施用來補(bǔ)充流失。”
他說，新一代基于納米孔隙籠框結(jié)構(gòu)的腐殖化超高效緩釋肥料有良好的應(yīng)用前景。面源污染60%-90%來源于化肥流失，新型肥料可以減少化肥流失量，從源頭減排，防治黑臭水體、富營養(yǎng)化等水污染。“我們保守估計(jì)，施用新型肥料后，1畝地可以減少流失70%的化肥。全國農(nóng)田有效灌溉面積10.44億畝，每公頃化肥施用量達(dá)到506.11千克，就能減少3500萬噸的化肥流失量。”同時(shí)，新型肥料還可以實(shí)現(xiàn)保肥、保水、碳捕捉和碳封存、固廢資源化。
他表示，我國西部煤炭資源豐富，集中了大量大型煤電企業(yè)，“西電東送”燃煤發(fā)電產(chǎn)生大量飛灰固廢。就地取材以飛灰固廢為原料合成沸石，加載宏量和微量營養(yǎng)素，制造基于納米孔隙籠框結(jié)構(gòu)的腐殖化超高效緩釋肥料，可以節(jié)水保水，支撐高效節(jié)水灌溉，提高糧食產(chǎn)量。
“生態(tài)肥料未來可期”王浩告訴新京報(bào)記者，目前這種新型肥料將在海南和新疆首先推廣應(yīng)用。
新京報(bào)記者 張璐
編輯 劉茜賢 校對 吳興發(fā)
