碳化機使垃圾變成“黑金”生物炭

生活、生產活動中絕大部分廢棄物是生物有機材料，即生物質，含有豐富的有機質和養分，具有可再生性。將生物質置于缺氧或絕氧環境中，在相對較低的高溫下（<700℃）熱裂解后生成的固態產物就是生物炭，也被科學家冠以“黑色黃金”的美譽。生物炭以高度富碳為標志，主要含有C、H、O、S、N等元素及灰分物質，此外還保留了原料中的Ca、Mg、K、Si、Fe、Mn、Cu、Zn等元素，元素組成受原材料和熱解溫度影響。生物炭呈堿性，表面含較多羧基、羰基、酚羥基、內酯基等含氧官能團；表面電荷密度高，陽離子交換量高（CEC）；生物惰性和化學穩定性強，不易降解；具有多孔結構，孔隙可按大小分為大孔隙（>50 nm）、小孔隙（<0.9nm）和微孔隙（<2nm）。

生物炭的孔隙結構、大比表面積和高表面電荷密度決定了其具有良好的吸附能力，尤其對陽離子吸附能力強，其吸附機理主要包括表面吸附機制、分配作用機制、聯合作用機制以及其他微觀機制，其中最主要的是表面吸附機制，指通過化學鍵結合（如生物炭表面MgO晶體吸附磷酸根生成磷酸鐵，沉淀于生物炭表面和孔隙內，不可逆吸附）或靜電吸引結合（表面負電荷高，具有較高的陽離子交換量和吸附容量）進行吸附。另外，生物炭的小孔隙結構（<0.9nm）能夠降低土壤養分的滲漏速度，延緩水溶性離子的溶解遷移時間，加強對移動性強、易淋溶流失養分的吸附，在離子吸附過程中起主導作用。