王浩院士：飛灰變高效肥料，助力源頭減污
來源： 新京報2023-09-03
由北京市科協等單位主辦的“未來產業(yè)展望暨專精特新企業(yè)高質量發(fā)展論壇”9月3日在服貿會上舉行。中國工程院院士王浩介紹了其團隊研發(fā)的“新一代基于納米孔隙籠框結構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，可以實現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)學悖論
2015年9月，《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》在聯合國大會第七十屆會議上通過，設定了未來15年全球在減貧、健康、教育、環(huán)保等17個領域的發(fā)展目標。然而就在今年7月，聯合國秘書長古特雷斯在部長級會議開幕式上指出，世界“嚴重偏離”了在2030年的最后期限前實現可持續(xù)發(fā)展目標的軌道。
王浩說，可持續(xù)發(fā)展存在生態(tài)學悖論，即氣候危機將加重了世界糧食危機，糧食危機推動更多化肥的應用，但大量化肥應用造成土地進一步退化，土地的退化反而會再加重氣候危機并威脅糧食安全。他表示，其團隊研發(fā)的新一代基于納米孔隙籠框結構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。
這項技術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，改善土壤質量，提高土壤肥力，結合節(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）是生物質或類煤物質經過高溫焚燒后的殘渣，煤是由地質歷史時期堆積的植物遺體，經過復雜而緩慢的生物化學、地球化學、物理化學作用轉變而成的。成煤的遠古植物不會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，不會造成土壤污染。相反，在植物體內積存的有益痕量、微量重金屬，經過飛灰制成沸石基緩釋肥料，又可以重新回到植物體內，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建材原料。我國近60%的電力能源都通過燃燒類煤物質取得，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30億噸。
“我們針對性地進行研發(fā)，將飛灰作為原料，通過水熱納米化過程生產納米級、具有微介孔籠框結構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構能夠加載宏量營養(yǎng)素氮、磷、鉀等，并通過陽離子交換機制實現化肥元素的緩釋。沸石的優(yōu)點是孔隙體通過陽離子交換緩釋營養(yǎng)素，同時持水能力很強，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，預計1畝地減少流失70%的化肥
王浩說，干旱地區(qū)的生物質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)境的負面影響比燃煤發(fā)電更大。其團隊發(fā)明的“水熱腐殖化裝置”是將生物質固廢高效轉化為腐殖酸有機聚合物的先進過程裝置，以高于土壤自然腐殖化上萬倍的過程效率，將生物質合成穩(wěn)定的腐殖酸物質。
人造的腐殖酸物質與天然腐殖酸相似，在土壤中的保水率高達其材料質量的6-7倍，可以改善土壤的團粒結構，增強保水率。將人造腐殖酸與沸石微介孔籠框結構材料組合使用，按設計值搭配，可以取得從2倍到7倍肥力的不同量級、不同強度的肥料。“因為這種肥料的緩釋機制，所以更加省事，不用像常規(guī)化肥那樣通過頻繁施用來補充流失。”
他說，新一代基于納米孔隙籠框結構的腐殖化超高效緩釋肥料有良好的應用前景。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，施用新型肥料后，1畝地可以減少流失70%的化肥。全國農田有效灌溉面積10.44億畝，每公頃化肥施用量達到506.11千克，就能減少3500萬噸的化肥流失量。”同時，新型肥料還可以實現保肥、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構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，提高糧食產量。
“生態(tài)肥料未來可期”王浩告訴新京報記者，目前這種新型肥料將在海南和新疆首先推廣應用。
新京報記者 張璐
編輯 劉茜賢 校對 吳興發(fā)
