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综述:烟草废弃物堆肥资源化:生物质转化效率与循环生物经济策略的系统综述
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月29日 来源:Biomass and Bioenergy 5.8
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(编辑推荐)本综述系统探讨了烟草生物质废弃物(TBW)通过堆肥实现资源化的潜力,指出其可降低尼古丁浓度(1.5–3.5%)、生成富营养有机肥,并契合循环经济与可持续发展目标(SDGs)。研究强调微生物(如Arthrobacter/Pseudomonas)降解关键作用,同时分析技术经济可行性及毒性残留风险(如重金属/VOCs),为农业废弃物管理提供低成本解决方案。
烟草废弃物堆肥资源化的科学路径
Abstract
全球每年产生约2亿吨烟草生物质废弃物(TBW),其中60%为茎秆和低等级叶片,含尼古丁(1.5–3.5%)和木质纤维素(达94%)。堆肥可将TBW转化为安全有机肥,尼古丁降解率达65%以上,同时缓解露天焚烧导致的VOCs和颗粒物污染。
Introduction
烟草(Nicotiana tabacum L.)种植业每年遗留60%未利用生物量,欧盟将高尼古丁废弃物(>500 mg kg?1)列为危险品。相比热解(pyrolysis)和生物燃料生产,堆肥具有成本低、易规模化的优势,且能通过微生物(如Arthrobacter)实现尼古丁生物降解。
Availability and characteristics of TBW
中国、印度和巴西占全球TBW产量的主要份额。烟草加工废料中20%为茎秆,其缓慢降解特性导致填埋效率低下。
Techno-economic assessment
堆肥处理TBW的成本比焚烧降低30%,且终端产品(有机肥)市场价格可达每吨120美元。需平衡预处理(如粉碎)成本与肥料营养价值提升的关系。
Pretreatment strategies
机械粉碎与微生物接种联用可加速TBW降解。添加稻壳等辅料能调节C/N比至25:1,优化堆肥效率。
Reduction in toxicity
堆肥过程中尼古丁浓度从初始3.5%降至<0.1%,重金属(如Cd/Pb)通过微生物固定化减少迁移风险。
Potential risks
残留尼古丁可能抑制种子发芽(实验显示浓度>100 mg kg?1时发芽率下降15%),需建立严格的安全标准。
Conclusion
TBW堆肥契合SDG 12(负责任消费)和SDG 15(陆地生态),未来需优化堆肥工艺参数并开展长期土壤健康监测。
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