CN102559221A - 一种狼尾草生物碳的生产和储存及利用方法 - Google Patents

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Abstract

一种狼尾草生物碳的生产和储存及利用方法，所述的生产方法包括：狼尾草的栽培，狼尾草的收割，狼尾草的预处理，以及利用无烟焦化工艺将经过预处理的狼尾草茎秆制成生物碳的生物碳生产几个步骤；所述的储存方法包括集中贮放和间接贮放两种方法；所述的利用方法也包括土壤改良和作为战略储备能源两种；将碳直接存放于土壤中，同时达到改良土壤、增加植物光合效率，从而促进狼尾草进一步捕捉固定更多碳。

Description

一种狼尾草生物碳的生产和储存及利用方法
技术领域
       本发明涉及的是一种狼尾草生物碳的生产和储存方法及其利用，一种可以利用狼尾草从大气中扑捉及储存碳的技术，属于生物、环保、低碳技术领域。
背景技术
       近年来，随着异常气候的频繁出现，人们将目光集中于全球气候变化，越来越多的证据证明二氧化碳浓度的增加是引发全球气候变暖的主要原因。碳捕集和封存（简称CSS）是指将二氧化碳从工业和相关能源中分离出来，输送到一个封存地点，并保持长期与大气隔绝的过程。目前二氧化碳的捕集和封存主要有四种办法，即地质封存、海洋封存、将二氧化碳转化成无机碳酸盐和将二氧化碳用于工业目的等四种方法。但这四种捕集与封存方法成本高昂，且具有一定不确定性。而利用狼尾草光合作用捕集及封存碳的技术未见报道。
发明内容：
       本发明的目的在于弥补现有碳捕集和封存技术的不足，而提供一种狼尾草生物碳的生产和储存及利用方法，它利用狼尾草高效率捕集和储存大气中的二氧化碳，以达到减少二氧化碳的排放、生产及储备战略能源，并将此技术直接用于农业生产方面，同时进一步提高狼尾草类植物捕捉大气中二氧化碳的能力。而且，利用本发明展开的项目可直接进入碳汇交易。
    本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种狼尾草生物碳的生产方法，该生产方法包括如下步骤：
    A、 狼尾草的栽培，选择靠近水源或降雨量丰富的河滩地、荒山及经过围垦的海涂，经翻耕耙地后，开挖种植沟，在沟内铺上经堆放成熟的有机肥和土壤混合物，然后将种苗放入，覆土并浇水湿透；
    B、 狼尾草的收割，狼尾草生长至次年11月，叶片开始发黄干枯，地上部分叶片和茎秆中养分向地下部分回流；叶片完全干枯后，即可用专门的收割机进行收割；
    C、 预处理，根据不同的无烟焦化工艺，将风干后的狼尾草茎秆切割成如下两种长度，第一种是：利用切碎机将茎秆切为2.5—3.5cm，该处理适用于可移动式无烟焦化设备；
第二种是：将茎秆截为1—1.5m左右，捆绑成直径50—70cm的小捆，该处理适用于大型固定式无烟焦化炉
    D、 生物碳生产，在无氧情况下，180—550摄氏度高温，利用无烟焦化工艺将经过预处理的狼尾草茎秆制成生物碳。
    所述的步骤A中，开挖种植沟的沟深10-15cm，内铺8—12cm经堆放成熟的有机肥和土壤混合物，然后将种苗放入，覆土5cm左右，浇水湿透；并选择在3月至10月期间种植；在所述步骤B中，为减少预处理时茎秆水分含量，使其在地里自然风干至1月份再行收割。
    一种利用所述狼尾草生物碳的储存方法，该储存方法包括集中贮放和间接贮放两种方法，第一种是：集中贮放，选择靠近项目所在地的废弃矿井、低洼地及各种废弃地进行集中贮放；若堆放地海拔较高，可用简易包装打包，以防流失；第二种是：间接贮放，将生物碳加工成为直径0.5cm的颗粒直接施放与土壤，以用作土壤改良剂；或将其加工成为碳素复合肥。
    一种利用所述狼尾草生物碳的利用方法，该利用方法包括如下两种，第一种是土壤改良：生物碳作为土壤改良剂和或加工为碳素复合肥直接施放与农田或狼尾草种植地，可平衡土壤酸碱度、改善土壤结构、增加土地肥力，进而提高作物和狼尾草生物质的产量；第二种是作为战略储备能源：大量封存的生物碳可作为战略储备能源，将来可直接用于发电，降低能源危机对国民经济生产的影响。
       本发明主要包括狼尾草的栽培、收割、预处理、生物碳的生产、生物碳的储存、生物碳的利用。所述的狼尾草类植物属于C4植物，具有极高的光合效率。据测算，1公顷的狼尾草每年可捕捉二氧化碳70-175吨，其生长寿命按照20年计算，一生可捕捉1400-3500吨二氧化碳。所述的狼尾草类植物的栽培是指利用狼尾草适应性强的特性，利用荒山、荒涂、荒滩进行人工栽培，并可将工业排放的二氧化碳直接释放于狼尾草种植区，以提高其光合效率，增加其光合效能。所述的狼尾草类的收割是指在确保土壤肥力的前途下，将狼尾草类植物的茎秆收割。所述的狼尾草类植物的预处理是指将其茎秆风干至含水量为10%左右，根据不同的无烟焦化技术将狼尾草类植物加工成适合的形态。所述的生物碳的生产系指将预处理后的狼尾草类植物茎秆在350摄氏度左右进行无烟焦化处理，使之形成生物碳。所述的生物碳的存储是指将形成的生物碳直接存放于地表或地下等（废弃矿井、低洼地、荒地等）废弃土地，作为国家战略资源储备。所述的生物碳的利用是指将生物碳直接施放于土壤中，用于改良土壤结构、平衡土壤酸碱度；或将生物碳与其他原料加工成碳素复合肥，用于农业生产及狼尾草类植物的栽培。
具体实施方式
    下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍：一种狼尾草生物碳的生产方法，该生产方法包括如下步骤：
    A、 狼尾草的栽培。选择靠近水源或降雨量丰富的河滩地、荒山及经过围垦的海涂。翻耕耙地后，开挖种植沟，沟深10-15cm，内铺10cm左右经堆放成熟的有机肥和土壤混合物，然后将种苗放入，覆土5cm左右，浇水湿透。3月至10月期间均可种植。
    B、 狼尾草的收割。狼尾草生长至次年11月，叶片开始发黄干枯，地上部分叶片和茎秆中养分向地下部分回流。叶片完全干枯后，即可用专门的收割机进行收割。为减少预处理时茎秆水分含量，可使其在地里自然风干至1月份再行收割。
    C、 狼尾草的预处理，根据不同的无烟焦化工艺，将风干后的狼尾草茎秆切割成如下两种长度，第一种是：利用切碎机将茎秆切为2.5—3.5cm，优选3.0cm，该处理适用于可移动式无烟焦化设备；
    第二种是：将茎秆截为1—1.5m，优选1.2m，捆绑成直径50—70cm的小捆，优选60cm，该处理适用于大型固定式无烟焦化炉
    D、 生物碳生产，在无氧情况下，180—550摄氏度高温，优选350摄氏度，利用无烟焦化工艺将经过预处理的狼尾草茎秆制成生物碳。
一种利用所述狼尾草生物碳的储存方法，所述储存方法包括集中贮放和间接贮放两种方法，第一种是：集中贮放，选择靠近项目所在地的废弃矿井、低洼地及各种废弃地进行集中贮放；若堆放地海拔较高，可用简易包装打包，以防流失；
第二种是：间接贮放，将生物碳加工成为直径0.5cm的颗粒直接施放与土壤，以用作土壤改良剂；或将其加工成为碳素复合肥。
一种利用所述狼尾草生物碳的利用方法，所述的利用方法包括如下两种，第一种是土壤改良：生物碳作为土壤改良剂和或加工为碳素复合肥直接施放与农田或狼尾草种植地，可平衡土壤酸碱度、改善土壤结构、增加土地肥力，进而提高作物和狼尾草生物质的产量；
第二种是作为战略储备能源：大量封存的生物碳可作为战略储备能源，将来可直接用于发电，降低能源危机对国民经济生产的影响。
本发明所述的实施例并不限于以下一种或几种，凡是在以上具体数值范围内的各种数据替换，均可以视为本发明的实施例。
实施例
　　若利用我国的荒山荒涂海涂种植10万公顷，按照狼尾草每公顷年产60吨高能生物质（茎秆），寿命20年为例：
　　每年可生产600万吨高能生物质，可生产生物碳240万吨，捕捉二氧化碳840万吨，相当于将一座装机容量为120万KVA的大型燃煤电厂一年排放的二氧化碳全部捕捉封存。狼尾草的寿命按20年计算，10万公顷的狼尾草一生可捕获二氧化碳12600万吨，相当于20座100万KVA燃煤电厂1年的二氧化碳排放量。
　　据田牧等（2009）测算，燃煤电站采取普通的二氧化碳捕集封存技术，每kW投资达1023美元。建设120万kW燃煤电厂CCS系统总投资需近13亿美元。而栽培种植10万公顷狼尾草只需其十分之一的投资。同时，用CCS系统捕集封存二氧化碳每吨还需花费21-113美元，存放的二氧化碳还不能被利用，尚有很多不确定性。本发明存放的二氧化碳可以被用作农业生产，促进农作物产量的提高。
　　生物碳本身也是一种清洁能源，利用本技术可将生物碳长期存放，作为国家战略能源进行储备。180万吨的生物碳相当于120万吨的标煤，10万公顷的狼尾草一生（20年）可生产3600万吨的生物碳，相当于一座可开采2400万吨优质煤的中型煤矿。
　　若今后原油升至每桶300美元，生物碳将是物美价廉的清洁能源。

Claims (4)

1.一种狼尾草生物碳的生产方法，其特征在于该生产方法包括如下步骤：
    A、 狼尾草的栽培，选择靠近水源或降雨量丰富的河滩地、荒山及经过围垦的海涂，经翻耕耙地后，开挖种植沟，在沟内铺上经堆放成熟的有机肥和土壤混合物，然后将种苗放入，覆土并浇水湿透；
    B、 狼尾草的收割，狼尾草生长至次年11月，叶片开始发黄干枯，地上部分叶片和茎秆中养分向地下部分回流；叶片完全干枯后，即可用专门的收割机进行收割；
    C、 预处理，根据不同的无烟焦化工艺，将风干后的狼尾草茎秆切割成如下两种长度，第一种是：利用切碎机将茎秆切为2.5—3.5cm，该处理适用于可移动式无烟焦化设备；
第二种是：将茎秆截为1—1.5m左右，捆绑成直径50—70cm的小捆，该处理适用于大型固定式无烟焦化炉
    D、 生物碳生产，在无氧情况下，180—550摄氏度高温，利用无烟焦化工艺将经过预处理的狼尾草茎秆制成生物碳。
2.根据权利要求1所述的狼尾草生物碳的生产方法，其特征在于所述的步骤A中，开挖种植沟的沟深10-15cm，内铺8—12cm经堆放成熟的有机肥和土壤混合物，然后将种苗放入，覆土5cm左右，浇水湿透；并选择在3月至10月期间种植；在所述步骤B中，为减少预处理时茎秆水分含量，使其在地里自然风干至1月份再行收割。
3.一种利用权利要求1或2所述狼尾草生物碳的储存方法，其特征在于所述储存方法包括集中贮放和间接贮放两种方法，第一种是：集中贮放，选择靠近项目所在地的废弃矿井、低洼地及各种废弃地进行集中贮放；若堆放地海拔较高，可用简易包装打包，以防流失；第二种是：间接贮放，将生物碳加工成为直径0.5cm的颗粒直接施放与土壤，以用作土壤改良剂；或将其加工成为碳素复合肥。
4.一种利用权利要求1或2所述狼尾草生物碳的利用方法，其特征在于所述的利用方法包括如下两种，第一种是土壤改良：生物碳作为土壤改良剂和或加工为碳素复合肥直接施放与农田或狼尾草种植地，可平衡土壤酸碱度、改善土壤结构、增加土地肥力，进而提高作物和狼尾草生物质的产量；第二种是作为战略储备能源：大量封存的生物碳可作为战略储备能源，将来可直接用于发电，降低能源危机对国民经济生产的影响。
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