[發明專利]一種利用能源草沼渣制備生物碳的方法

在審

• 申請號: 201710041879.8
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106755126A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 劉斌;肖正;林滿紅;胡榮康;范錦琳;謝超;趙超;楊麗秋;劉欣怡
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C10B53/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊,林文弘

技術領域

本發明屬于生物質綜合利用領域，具體涉及一種利用能源草沼渣制備生物碳的方法。

背景技術

能源草包括一年生或多年生，高木質纖維素含量，高產量，高光合效率的草本能源植物，是開發潛力巨大的能源植物，已成為沼氣工程的主要原料之一。能源草沼渣進一步高值化開發利用是提高沼氣工程經濟效益的重要途徑。但是能源草沼渣一般做有機肥料直接排放到農田，經濟效益不高。能源草沼渣可被生物降解利用的有效成分很低，不能通過生物發酵的方法經濟高效地轉化為生物能源，因此它在生物能源領域的進一步開發利用鮮有文獻報道。

生物碳是指生物質經過高溫裂解后產生的固體燃料，在工業、農業生產中有著非常廣泛的用途。生物碳一般有木料、鋸末、農作物秸稈、稻殼等原料制備而成。常規原料的木質纖維素含量為60~80%，制備的生物碳雜質較多，灰分含量大，燃燒后有害氣體濃度高。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術不足，提供一種利用能源草沼渣制備生物碳的方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種利用能源草沼渣制備生物碳的方法，該方法由以下步驟組成：

(1)把新鮮能源草、干燥能源草或青貯能源草粉碎到10 cm以下，進行厭氧沼氣發酵，原料在發酵罐內滯留時間為：10~33℃發酵30~60天，35-40℃發酵18-45天，52℃-57℃發酵8~22天；

(2)發酵結束后，將發酵后的能源草沼渣排出，瀝干沼液，沼渣浸泡在重量5~12倍的清水中洗滌3~5次，每次洗滌過程中攪拌3~8次，使能源草沼渣充分浸潤，排出的沼液和洗滌液用于沼氣發酵或能源草種植；

(3)將洗滌后的能源草沼渣放入溫度45~65℃、體積分數0.8~1.4%的乙酸溶液中，用20~90KHz超聲處理20~50 分鐘，然后取出沼渣，瀝干乙酸溶液，再用清水洗滌3~5次；

(4)清洗過的能源草沼渣瀝干水分，自然晾曬至水分含量5~26wt%，然后在80℃~180℃烘干至含水率0.5~6wt%；

(5)用3000~6000轉/分鐘的高速切割粉碎機將干燥后的能源草沼渣粉碎至0.05~0.7cm的細粉；

(6)將能源草沼渣細粉壓制成型，壓制溫度120℃~340℃，壓強1~3.5 Mpa，壓制成厚度為0.8~8cm，長度為6~50cm的能源草沼渣塊；

(7)將壓制成型的能源草沼渣塊放入碳化爐中，通入氮氣排盡空氣，按0.1~1℃/s的速度提高碳化爐溫度，達到碳化溫度380℃~560℃后，維持20~50小時，然后關閉碳化爐再保溫10~20小時，即得能源草沼渣生物碳；

(8)將所得能源草沼渣生物碳冷卻到15~45℃，進行包裝，即得成品碳。

所述能源草包括雜交狼尾草、細莖雜交狼尾草、紫象草、矮象草、紅象草、象草、牧草蔗、巨菌草、皇竹草、中國臺灣甜草、擬高粱、甜高粱、蘆竹、蘆葦、類蘆、斑茅、彼特草、蘇丹草、美洲狼尾草、王草、五節芒、芒萁、香茅、互花米草和大米草其中的一種或幾種。

本發明根據能源草沼渣性質開發出了一套完整高效的生物碳生產技術，相對于目前已有生產技術，本發明突出優勢在于：

（1）本發明利用能源草沼渣生產生物碳，是能源草沼渣在生物能源領域的進一步應用，可以使沼氣工程的經濟效益提高15%以上。

（2）本發明根據能源草沼渣灰分含量低（3%以下）、木質纖維素含量高（90%以上）的特點，生產的能源草沼渣生物碳的灰分僅為市售生物碳灰分的1/3~1/5, 熱值提高10~18%，燃燒后氮氧化合物等有害氣體降低40%~70%，有很好的市場開發前景。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明做進一步說明，但本發明不僅僅限于這些實施例。

實施例1

一種利用巨菌草沼渣制備生物碳的方法，該方法由以下步驟組成：

(1)把新鮮巨菌草粉碎到10 cm以下，進行厭氧沼氣發酵，原料在發酵罐內滯留時間為35℃發酵45天；

(2)發酵結束后，將發酵后的巨菌草沼渣排出，瀝干沼液，沼渣浸泡在重量5倍的清水中洗滌3次，每次洗滌過程中攪拌3次，使巨菌草沼渣充分浸潤，排出的沼液和洗滌液用于巨菌草種植；

(3)將洗滌后的巨菌草沼渣放入溫度45℃、體積分數1.4%的乙酸溶液中，用80KHz超聲處理25分鐘，然后取出沼渣，瀝干乙酸溶液，再用清水洗滌3次；

(4)清洗過的巨菌草沼渣瀝干水分，自然晾曬至水分含量16wt%，然后在180℃烘干至含水率2wt%；