微波辅助热解农业林业废弃物优化生物炭生产的综合研究：工艺变量与操作模式的系统评估

这篇综述系统研究了微波辅助热解（MAP）技术转化农业林业废弃物为高品质生物炭的优化策略。通过92组实验，作者将参数分为主（功率、时间、温度等）、次（含水率、粒径等）和三（反应器配置）三级，并对比四种操作模式（恒功率/恒温等）。研究发现恒功率无警报模式生物炭绝对产率最高（33.85%），而控温模式可获得高热值（HHV>30 MJ/kg）和高固定碳（>70%）产物。研究提出的碳化量（carbonized amount）和绝对产率（absolute yield）新指标，为生物炭量化提供了更精准的方法。

　　

亮点

本研究通过系统实验揭示了微波功率和停留时间是生物炭产率与碳化的核心驱动因素，而升温速率和目标温度则是关键依赖变量。恒功率无高温警报模式展现出最佳重现性，其绝对产率高达33.85%；控温模式则产出高热值（HHV>30 MJ/kg）与高固定碳（>70%）的生物炭。

探索参数及其分类

研究系统考察了微波功率、停留时间、热解温度、高温警报限值（HIAL）、升温速率等十余项参数，通过偏相关矩阵（图2a）揭示其层级关系：

• 主参数：功率、时间、温度等直接调控生物炭核心指标

• 次参数：含水率（MC）、粒径等精细调节产物质量

• 三参数：反应器配置等涉及系统安全设计

结论

该研究建立了微波热解参数三级分类框架：主参数决定生物炭绝对产率与碳化度，次参数优化产物品质，三参数保障系统稳定性。在500W功率、20-40分钟、400-500°C等最优条件下，能量效率达54.1%，同时保持优异生物炭性能。

科研贡献声明

Padam Prasad Paudel：主导实验设计、数据分析和论文撰写；Sunyong Park：提供资源并参与概念验证；Seok Jun Kim：负责数据可视化与验证。团队通过多学科协作，为生物质废弃物高值化利用提供了可扩展的微波热解方案。

（注：翻译严格保留原文技术细节如HHV、MC等术语，采用"碳化量"等新概念对应原文指标，并通过"高值化"等表述增强生命科学领域专业性）