水稻秸秆热解生物原油与生物沥青馏分的特性研究及其可持续能源转化潜力

本文系统研究水稻秸秆热解生物原油（bio-crude）及其真空蒸馏馏分（bio-pitch）的特性，发现550?°C热解温度下240?°C馏分具有高热值（35.1?MJ/kg）和低粘度（5.09?mPa·s），生物沥青呈现高碳含量与软化点特性，为农业废弃物资源化提供关键技术路径。

　　

亮点

不同温度下的产物收率

温度对热解产物的收率和品质具有决定性影响。如图3所示，450?°C时生物炭（biochar）收率最高达33.1?%，生物原油（bio-crude）和非冷凝气体分别为31.3?%和35.6?%。当温度升至500?°C时，生物炭收率降至28.3?%，而生物原油和气体收率分别增至33.3?%和38.4?%。550?°C时生物炭收率进一步降至25.8?%，生物原油和气体收率分别达到35.8?%和38.4?%。这种变化规律与纤维素、半纤维素和木质素的热分解行为密切相关——高温促进二次裂解反应，使挥发性物质更多转化为液态和气态产物。

结论

本研究证实水稻秸秆作为重要农业废弃物具有可持续生产生物燃料和生物沥青的潜力。结果表明，较高温度有利于生物原油和气体产率提升，而低温更易获得生物炭。最具应用价值的馏分（180–240?°C）收率达19–22?%，其中550?°C热解生物原油的馏分热值最高。生物沥青的高碳含量、软化点和喹啉不溶物值表明其适用于碳材料领域，为农业废弃物资源化提供了绿色技术方案。