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一種用南荻類植物制備生物碳捕捉和貯存大氣中碳的方法

文檔序號:329121閱讀:226來源:國知局
專利名稱:一種用南荻類植物制備生物碳捕捉和貯存大氣中碳的方法
技術領域
本發(fā)明涉及的是一種開發(fā)利用荒山、荒涂、荒灘種植南荻類植物,并進而通過所述的南荻類植物制備和貯存生物碳,從而達到捕捉和貯存大氣中二氧化碳的技術,屬于生物、 環(huán)保、低碳技術領域。
背景技術
近年來,隨著異常氣候的頻繁出現(xiàn),人們將目光集中于全球氣候變化,越來越多的證據(jù)證明二氧化碳濃度的增加是引發(fā)全球氣候變暖的主要原因。碳捕捉和貯存(簡稱CCS) 是指將二氧化碳從工業(yè)和相關能源中分離出來,輸送到一個封存地點,并保持長期與大氣隔絕的過程;目前二氧化碳的捕捉和貯存主要有四種辦法,即地質(zhì)封存、海洋封存、將二氧化碳轉化成無機碳酸鹽和將二氧化碳用于工業(yè)目的等四種方法;但這四種捕捉和貯存方法成本高昂,且具有一定的不確定性;而利用利用南荻類植物類植物(Triarrhena)制備生物碳捕捉和貯存二氧化碳的技術還未見有報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補現(xiàn)有碳捕捉和貯存技術的不足,提供一種利用南荻類植物制備生物碳,從而經(jīng)濟、環(huán)保、高效的捕捉和貯存大氣中的二氧化碳的方法。本發(fā)明還可以直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面,同時進一步提高南荻類植物類植物捕捉大氣中二氧化碳的能力; 而且,開發(fā)利用荒山、荒涂、荒灘種植南荻類植物,還可以改善生態(tài)環(huán)境、保持水土、提高土地利用率、增加農(nóng)民收入、促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。另外,利用本發(fā)明展開的項目可直接進入碳匯交易。本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的,所述用南荻類植物制備生物碳的方法,包括南荻類植物的栽培、收割、預處理和生物碳生產(chǎn),所述的預處理是將收割后的南荻類植物莖稈進行風干后切割成適于無煙焦化工藝的長度;然后在無氧的情況下、對上述預處理后的南荻類植物莖稈處于450—550°C高溫下并采用無煙焦化工藝制成生物碳。所述的南荻類植物的栽培是通過翻耕耙地后,開挖種植溝,溝深10-15cm,內(nèi)鋪 8— 12cm經(jīng)堆放成熟的有機肥和土壤混合物,然后將種苗放入,覆土 3—7cm,澆水濕透;所述的收割是等到南荻類植物生長至葉片開始發(fā)黃干枯,并使葉片完全干枯后,即用專門的收割機進行收割,且為減少預處理時莖稈水分含量,可使其在地里自然風干再行收割。所述的南荻類植物的栽培是在每年的3月至10月期間,選擇靠近水源或降雨量豐富的河灘地、荒山及經(jīng)過一定年限的海涂,翻耕耙地后,開挖種植溝,溝深10-15cm,內(nèi)鋪 IOcm左右經(jīng)堆放成熟的有機肥和土壤混合物,然后將種苗放入,覆土 5cm左右,澆水濕透; 收割是指南荻類植物生長至次年11月,葉片開始發(fā)黃干枯,地上部分葉片和莖稈中養(yǎng)分向地下部分回流,葉片完全干枯后,即可用專門的收割機進行收割;為減少預處理時莖稈水分含量,可使其在地里自然風干至1月份再行收割;所述的預處理是根據(jù)不同的無煙焦化工藝,將風干至含水量為8—1 左右的南荻類植物莖稈,利用切碎機將莖稈切為2. 5-3. 5cm長,采用可移動式無煙焦化設備將其制成生物碳;或?qū)⑶o稈截為1一 1. !長,捆綁成直徑60cm的小捆,采用大型固定式無煙焦化爐將其制成生物碳。所述的生物碳的貯存方法是集中貯放,選擇靠近項目所在地的廢棄礦井、低洼地及各種廢棄地進行集中貯放,若堆放地海拔較高,可用簡易包裝打包后集中貯放;或采用間接貯放,它是將生物碳加工成為直徑1一1. 5cm、優(yōu)選0. 5cm的顆粒直接施放與土壤,以用作土壤改良劑或?qū)⑵浼庸こ蔀樘妓貜秃戏?。所述的生物碳的利用是進行土壤改良生物碳作為土壤改良劑和或加工為碳素復合肥直接施放與農(nóng)田或南荻類植物種植地,可平衡土壤酸堿度、改善土壤結構、增加土地肥力,進而提高作物和南荻類植物生物質(zhì)的產(chǎn)量;或所述的利用是作為戰(zhàn)略儲備能源大量封存的生物碳可作為戰(zhàn)略儲備能源,將來可直接用于發(fā)電,降低能源危機對國民經(jīng)濟生產(chǎn)的影響。本發(fā)明利用我國的荒山荒涂荒灘種植10萬公頃南荻類植物,按照每公頃年產(chǎn)45 噸生物質(zhì)(南荻類植物的莖稈),壽命20年為例
每年可生產(chǎn)450萬噸高能生物質(zhì),可生產(chǎn)生物碳180萬噸,吸收大氣中的二氧化碳630 萬噸,相當于將一座裝機容量為100萬KVA的大型燃煤電廠一年排放的二氧化碳全部捕捉和貯存。南荻類植物的壽命按20年計算,10萬公頃的南荻類植物一生可吸收大氣中的二氧化碳U600萬噸,相當于將20座100萬KVA燃煤電廠1年的二氧化碳排放和貯存。據(jù)田牧等(2009)測算,燃煤電站采取普通的CCS (碳捕捉和貯存)技術,每kW投資達1023美元。建設100萬kW燃煤電廠的CCS系統(tǒng),總投資需10. 25億美元。而栽培種植10萬公頃南荻類植物捕捉和貯存相當量的二氧化碳只需其十分之一的投資。同時,用普通的CCS系統(tǒng)捕捉和貯存二氧化碳每噸還需花費21-113美元,存放的二氧化碳還不能被利用,有很多不確定性。本發(fā)明貯存的二氧化碳可以被用作農(nóng)業(yè)生產(chǎn),促進農(nóng)作物產(chǎn)量的提尚ο生物碳本身也是一種清潔能源,利用本技術可將生物碳長期存放,作為國家戰(zhàn)略能源進行儲備。180萬噸的生物碳相當于120萬噸的標煤,10萬公頃的南荻類植物一生(20 年)可生產(chǎn)3600萬噸的生物碳,相當于一座可開采MOO萬噸優(yōu)質(zhì)煤的中型煤礦。若今后原油升至每桶300美元,生物碳將是物美價廉的清潔能源。
具體實施例方式本發(fā)明包括南荻類植物的栽培、收割、預處理、生物碳的生產(chǎn)、生物碳的貯存、生物碳的利用。所屬的南荻類植物屬于C4植物,具有極高的光合效率。據(jù)測算,1公頃的南荻類植物每年可捕捉二氧化碳70-175噸,其生長壽命按照20年計算,一生可捕捉1400-3500 噸二氧化碳。所述的南荻類植物的栽培是指利用南荻類植物適應性強的特性,利用荒山、荒涂、荒灘進行人工栽培,并可將工業(yè)排放的二氧化碳直接釋放于南荻類植物種植區(qū),以提高其光合效率。開發(fā)利用荒山、荒涂、荒灘種植南荻類植物,還可以改善生態(tài)環(huán)境、保持水土、 提高土地利用率、增加農(nóng)民收入、促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。所述的南荻類植物的收割是指在確保土壤肥力的前途下,將南荻類植物的莖稈收割。所述的南荻類植物的預處理是指將其莖稈風干至含水量為10%左右,根據(jù)不同的無煙焦化技術將南荻類植物加工成適合的形態(tài)。所述的生物碳的生產(chǎn)是指將預處理后的南荻類植物莖稈在500攝氏度左右進行無煙焦化處理,使之形成生物碳。所述的生物碳的貯存是指將形成的生物碳直接存放于地表或地下等 (廢棄礦井、低洼地、荒地等)廢棄土地,作為國家戰(zhàn)略資源儲備。所述的生物碳的利用是指將生物碳直接施放于土壤中,用于改良土壤結構、平衡土壤酸堿度;或?qū)⑸锾寂c其他原料加工成碳素復合肥,用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及南荻類植物類植物的栽培。實施例
A、南荻類植物的栽培,選擇靠近水源或降雨量豐富的河灘地、荒山及經(jīng)過一定年限的海涂;翻耕耙地后,開挖種植溝,溝深10-15cm,內(nèi)鋪8 — 12cm、優(yōu)選IOcm左右經(jīng)堆放成熟的有機肥和土壤混合物,然后將種苗放入,覆土 3—7cm、優(yōu)選5cm左右,澆水濕透;3月至10 月期間均可種植。B、南荻類植物的收割,南荻類植物生長至次年11月,葉片開始發(fā)黃干枯,地上部分葉片和莖稈中養(yǎng)分向地下部分回流;葉片完全干枯后,即可用專門的收割機進行收割; 為減少預處理時莖稈水分含量,可使其在地里自然風干至1月份再行收割。C、預處理,根據(jù)不同的無煙焦化工藝,將風干后含水量8 —12%、優(yōu)選含水量10% 的南荻類植物莖稈切割成不同長度
(1)利用切碎機將莖稈切為2. 5—3. 5cm、優(yōu)選3cm左右,該處理適用于可移動式無煙焦化設備。(2)將莖稈截為1一1. 4m、優(yōu)選1. ^ii左右,捆綁成直徑60cm的小捆,該處理適用于大型固定式無煙焦化爐。D、生物碳的生產(chǎn),在無氧情況下,450—550°C、優(yōu)選500°C左右高溫,利用無煙焦化工藝將經(jīng)過預處理的南荻類植物莖稈制成生物碳。E、生物碳的貯存,分為集中貯放和間接貯放,
(1)集中貯放選擇靠近項目所在地的廢棄礦井、低洼地及各種廢棄地進行集中貯放。 若堆放地海拔較高,可用簡易包裝打包,以防流失。(2)間接貯放將生物碳加工成為直徑0. 5cm的顆粒直接施放與土壤,以用作土壤改良劑。也可將其加工成為碳素復合肥。F、生物碳的利用,
(1) 土壤改良生物碳作為土壤改良劑和或加工為碳素復合肥直接施放與農(nóng)田或南荻類植物種植地,可平衡土壤酸堿度、改善土壤結構、增加土地肥力,進而提高作物和南荻類植物生物質(zhì)的產(chǎn)量。(2)作為戰(zhàn)略儲備能源大量封存的生物碳可作為戰(zhàn)略儲備能源,將來可直接用于發(fā)電,降低能源危機對國民經(jīng)濟生產(chǎn)的影響。
權利要求
1.一種用南荻類植物制備生物碳捕捉和貯存大氣中碳的方法,該方法包括南荻類植物的栽培、收割、預處理、生物碳生產(chǎn)和生物碳的貯存,其特征在于所述的預處理是將收割后的南荻類植物莖稈進行風干后切割成適于無煙焦化工藝的長度;然后在無氧的情況下、對上述預處理后的南荻類植物莖稈處于450—550°C高溫下并采用無煙焦化工藝制成生物碳。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用南荻類植物制備生物碳捕捉和貯存大氣中碳的方法, 其特征在于所述的南荻類植物的栽培是通過翻耕耙地后,開挖種植溝,溝深10-15cm,內(nèi)鋪8— 12cm經(jīng)堆放成熟的有機肥和土壤混合物,然后將種苗放入,覆土 3—7cm,澆水濕透; 所述的收割是等到南荻類植物生長至葉片開始發(fā)黃干枯,并使葉片完全干枯后,即用專門的收割機進行收割,且為減少預處理時莖稈水分含量,可使其在地里自然風干再行收割。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種用南荻類植物制備生物碳捕捉和貯存大氣中碳的方法, 其特征在于所述的南荻類植物的栽培是在每年的3月至10月期間,選擇靠近水源或降雨量豐富的河灘地、荒山及經(jīng)過一定年限的海涂,翻耕耙地后,開挖種植溝,溝深10-15cm,內(nèi)鋪IOcm左右經(jīng)堆放成熟的有機肥和土壤混合物,然后將種苗放入,覆土 5cm左右,澆水濕透;收割是指南荻類植物生長至次年11月,葉片開始發(fā)黃干枯,地上部分葉片和莖稈中養(yǎng)分向地下部分回流,葉片完全干枯后,即可用專門的收割機進行收割;為減少預處理時莖稈水分含量,可使其在地里自然風干至1月份再行收割;所述的預處理是將風干至含水量為 8—1 左右的南荻類植物莖稈,利用切碎機將莖稈切為2. 5—3. 5cm長,采用可移動式無煙焦化設備將其制成生物碳;或?qū)⑶o稈截為1一1.細長,捆綁成直徑60cm的小捆,采用大型固定式無煙焦化爐將其制成生物碳。
4.一種如權利要求1或2或3所述的一種用南荻類植物制備生物碳捕捉和貯存大氣中碳的方法,其特征在于所述的貯存方法是集中貯放,選擇靠近項目所在地的廢棄礦井、低洼地及各種廢棄地進行集中貯放,若堆放地海拔較高,可用簡易包裝打包后集中貯放;或采用間接貯放,它是將生物碳加工成為直徑0. 5cm的顆粒直接施放與土壤,以用作土壤改良劑或?qū)⑵浼庸こ蔀樘妓貜秃戏省?br> 5.一種如權利要求1或2或3所述的一種用南荻類植物制備生物碳捕捉和貯存大氣中碳的方法,其特征在于所述的利用是進行土壤改良生物碳作為土壤改良劑和或加工為碳素復合肥直接施放與農(nóng)田或南荻類植物種植地,可平衡土壤酸堿度、改善土壤結構、增加土地肥力,進而提高作物和南荻類植物生物質(zhì)的產(chǎn)量;或所述的利用是作為戰(zhàn)略儲備能源 大量貯存的生物碳可作為戰(zhàn)略儲備能源,將來可直接用于發(fā)電,降低能源危機對國民經(jīng)濟生產(chǎn)的影響。
全文摘要
一種用南荻類植物制備生物碳捕捉和貯存大氣中碳的方法,所述的制備方法包括南荻類植物的栽培、收割、預處理和生物碳生產(chǎn),所述的預處理是將收割后的南荻類植物莖稈進行風干后切割成適于無煙焦化工藝的長度;然后在無氧的情況下、對上述預處理后的南荻類植物莖稈處于450—550℃高溫下并采用無煙焦化工藝制成生物碳;所述的貯存方法包括集中貯放和間接貯放;所述的利用是進行土壤改良或作為戰(zhàn)略儲備能源;本發(fā)明的實施推廣可以經(jīng)濟、環(huán)保、高效的從大氣中捕捉和貯存二氧化碳。
文檔編號C05G1/00GK102181298SQ201110005629
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權日2011年1月12日
發(fā)明者尹冬冬, 楊宗鑫 申請人:杭州鑫偉低碳技術研發(fā)有限公司
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