近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在生物炭研究与应用领域发表重要评述文章。相关研究以“Rethinking biochar: black gold or not?”为题，发表于Nature Reviews Materials (https://doi.org/10.1038/s41578-023-00634-1)。
生物炭是通过在低氧条件下对生物质进行热解而产生的富含碳的固体材料，通常被称为“黑金”。在过去几十年里，生物炭在环境、土壤和能源等多个领域被广泛研究。然而，在生物炭的规模化、研究结果的复现性和长期实际应用方面取得的成功有限，这引发了对其实际可行性的严重关切。随着与生物炭相关的研究兴趣继续在不断扩大，仔细考虑其局限性和不足变得至关重要。
基于此，本评论文章从使用生物炭作为土壤改良剂所存在的风险、用于温室气体减排的不确定性、用于废水处理可能出现的问题，以及作为能源存储和转化材料的内在缺点四个方面进行了全面分析。由于生物炭热解过程以及其在环境老化过程的不确定性，其使用中能存在潜在的环境风险、长期的安全性和生态健康影响仍然未知（见图）。由于生物炭的原料和制备方法的多样性导致其具有可变的性质，建立起一种原料-生产-特性-应用的关系仍然是一项具有挑战性的任务。迄今为止，尚无确凿证据表明在土壤和气候农业经济系统中大规模应用生物炭具有长期的环境友好性和成本效益，在水净化和能源存储与转化方面更是如此。因此，尽管生物炭在未来可能在某些领域建立起自身作为有用材料的地位，但还需要进行更多的研究和长期评估。对生物炭内在的局限性和不确定性，更需要给予足够的关注。
该研究工作得到了国家自然科学基金青年项目和面上项目的支持。
图1 生物炭在制造、改性和应用阶段所涉及的不确定性和风险
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41578-023-00634-1