大氣碳資源及CO₂當(dāng)量物質(zhì)綜合開(kāi)發(fā)利用的方法
【專(zhuān)利摘要】大氣碳資源及CO2當(dāng)量物質(zhì)綜合開(kāi)發(fā)利用的方法，是運(yùn)用物理、化學(xué)、物理化學(xué)、生物學(xué)、生物化學(xué)等綜合性科學(xué)技術(shù)方法，對(duì)大氣圈中的CO、CO2、碳?xì)浠衔?、含氧烴類(lèi)、氫氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫、NOx等物質(zhì)進(jìn)行捕集、封存、綜合開(kāi)發(fā)、深度加工和循環(huán)利用，造福人類(lèi)；調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)，消除霧霾，掌握氣候變化的主動(dòng)權(quán)，維護(hù)地球上水-氣-冰共存的氣候平衡狀態(tài)與生物多樣性；創(chuàng)造巨大的環(huán)境效益、生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)與應(yīng)對(duì)氣候變化的共贏。為人類(lèi)生存與發(fā)展提供取之不盡、用之不竭的新型資源和寶貴財(cái)富。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
大氣碳資源及002當(dāng)量物質(zhì)綜合開(kāi)發(fā)利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及大氣圈中碳資源及0)2當(dāng)量物質(zhì)的捕捉、碳封存、碳資源綜合開(kāi)發(fā)利用，調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)及消除霧霾，屬環(huán)保領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光合作用是植物利用葉綠素等光合色素和某些細(xì)菌(如帶紫膜的嗜鹽古菌)利用其細(xì)胞本身，在可見(jiàn)光的照射下，將二氧化碳和水(細(xì)菌為硫化氫和水)轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，并釋放出氧氣(細(xì)菌釋放氫氣)的生化過(guò)程。碳循環(huán)和氧循環(huán)是生命的起源、繁衍和進(jìn)化的前置條件。光合作用是地球上重要的碳-氧循環(huán)，能將大氣中的碳資源及0)2當(dāng)量物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)化合物。長(zhǎng)期以來(lái)，大氣中的碳資源(co、co2、碳?xì)浠衔铩⒑鯚N類(lèi)、氫氟碳化合物、全氟碳化合物)及0)2當(dāng)量物質(zhì)(六氟化硫、NOx)在巖石圈、水圈與生物圈中的循環(huán)是動(dòng)態(tài)平衡的。
[0003]化石能源燃燒是光合作用的逆反應(yīng)過(guò)程。化石能源使用以前，火山噴發(fā)、巖石風(fēng)化，人們?nèi)紵参镒鲲?、取暖，生物呼吸排放?)2和植物光合作用吸收的CO2處于相對(duì)平衡穩(wěn)定的狀態(tài)，是地球生物可持續(xù)生存與發(fā)展的循環(huán)過(guò)程。研究證明:300多萬(wàn)年以來(lái)，大氣CO2濃度一直處于275ppm上下波動(dòng)的水平。工業(yè)化開(kāi)始，全球經(jīng)濟(jì)規(guī)模與化石燃料使用量迅速擴(kuò)大，人們將這些歷經(jīng)數(shù)千萬(wàn)年，甚至數(shù)億年才形成并封存在巖石圈中的碳資源大量地開(kāi)采使用，搬運(yùn)到大氣圈中。使用化石能源排放的CO2總量，大于生態(tài)系統(tǒng)的CO2吸收總量，導(dǎo)致大氣圈中CO2濃度逐年增加，引起全球增溫。冰川融化，海平面上升，島嶼與沿海陸地淹沒(méi)；造成極端氣候，霧霾肆虐，病、蟲(chóng)、害和傳染性疾病瀕發(fā)；土地干旱，沙漠化面積迅速擴(kuò)大等一系列嚴(yán)重的自然災(zāi)害，威脅著生命的延續(xù)。
[0004]適當(dāng)?shù)臏厥倚?yīng)是地球生命起源和生物生存的必要條件，如果大氣圈沒(méi)有溫室效應(yīng)，地球表面的平均氣溫就會(huì)下降到_23°C，顯然不利于地球上生物的生存。目前，全球年平均氣溫約為15°C，如果不控制CO2排放量，地球表面溫度再升高2°C，將帶來(lái)嚴(yán)重的不可逆轉(zhuǎn)的氣候?yàn)?zāi)難。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署指出:“實(shí)現(xiàn)控溫2攝氏度的目標(biāo)，需要在2055-2070年間實(shí)現(xiàn)零碳排放。零碳排放意味著化石燃料燃燒排放的所有的二氧化碳都被抵消掉。”人為控制大氣圈中的CO2濃度，穩(wěn)定溫室效應(yīng)是十分重要的，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有調(diào)節(jié)大氣溫室效應(yīng)的方法。
[0005]無(wú)論是樹(shù)木、農(nóng)作物秸桿，還是速生草，都是珍貴的碳資源，進(jìn)行綜合利用既保護(hù)環(huán)境，又能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。研究大氣碳資源及CO2當(dāng)量物質(zhì)綜合開(kāi)發(fā)利用的方法具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種大氣碳資源及CO2當(dāng)量物質(zhì)綜合開(kāi)發(fā)利用的方法。是運(yùn)用物理、化學(xué)、物理化學(xué)、生物學(xué)、生物化學(xué)等綜合性科學(xué)技術(shù)方法，對(duì)大氣圈中的CO、CO2,碳?xì)浠衔?、含氧烴類(lèi)、氫氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫、NOx等物質(zhì)進(jìn)行捕集、封存、綜合開(kāi)發(fā)和深度加工利用，獲得大量的資源與產(chǎn)品，造福人類(lèi)；調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)，消除霧霾，掌握氣候變化的主動(dòng)權(quán)，維護(hù)地球上水-氣-冰共存的氣候平衡狀態(tài)與生物多樣性；創(chuàng)造巨大的環(huán)境效益、生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)與應(yīng)對(duì)氣候變化的共贏。為人類(lèi)生存與發(fā)展提供取之不盡、用之不竭的新型資源和寶貴財(cái)富。
[0007]大氣中的碳資源以碳化合物形式存在，包括CO、CO2、各種碳?xì)浠衔?如CH4)、含氧烴、氫氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫等，這些有機(jī)化合物可與多種物質(zhì)發(fā)生大氣化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生污染。
[0008]CO是大氣中分布最廣和數(shù)量最多的物質(zhì)，是化石燃料燃燒過(guò)程中排放的主要成份之一。CO是含碳化合物燃燒過(guò)程中生成的一種中間產(chǎn)物，在自然界遇氧氣能夠迅速氧化成CO2O
[0009]大氣中的CO2，除火山噴發(fā)、巖石風(fēng)化、植物燃燒排放以外，其主要來(lái)源于煤、石油、天然氣等化石燃料的燃燒，及動(dòng)植物的呼吸作用和動(dòng)植物尸體經(jīng)過(guò)微生物的分解產(chǎn)生。在全球總的溫室效應(yīng)中0)2的作用約占一半以上。
[0010]大氣中的CH4是多種有機(jī)質(zhì)在一定溫度、濕度、酸堿度及厭氧條件下，經(jīng)微生物分解代謝所產(chǎn)生的一種可燃性混合氣體。CH4的增潛勢(shì)比CO 2高25倍，存在于大氣中的平均壽命在8年左右。
[0011]含氧烴包括醇、醛、酮、酚、酸、醚等，在空氣中易被氧化，如乙醇、苯酚、乙醚。乙醇可作燃料、工業(yè)原料、飲料制品和消毒用品，由糖、淀粉、纖維素發(fā)酵制備而成。
[0012]氫氟碳化合物(HFCs)作為消耗臭氧層物質(zhì)氯氟烴(CFCs，一種人工合成的化學(xué)物質(zhì)，俗稱(chēng)氟利昂)的替代物，曾廣泛用于電冰箱、空調(diào)和其它工業(yè)領(lǐng)域。盡管氫氟碳化合物對(duì)臭氧層不產(chǎn)生破壞作用，但增溫潛勢(shì)大且生命周期長(zhǎng)，因此列入溫室氣體范圍內(nèi)?！睹商乩麪栕h定書(shū)》和《聯(lián)合國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化框架公約》提出逐步停止使用和生產(chǎn)氫氟碳化合物。
[0013]全氟碳化合物(PFCs)是一類(lèi)主要由碳原子與氟原子組成的有機(jī)化合物，化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定，能夠經(jīng)受高溫高壓、光照、化學(xué)作用、微生物作用和高等脊椎動(dòng)物的代謝作用。廣泛應(yīng)用于化工、紡織、涂料、皮革、合成洗滌劑、炊具制造(如不粘鍋)、紙制食品包裝材料等領(lǐng)域。《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》第四次締約方大會(huì)上，列入禁止使用名單。
[0014]六氟化硫(SF6)由單質(zhì)氟與硫直接化合而成，具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能。采礦工業(yè)用作反吸附劑，用于礦井煤塵中置換氧。六氟化硫?qū)θ梭w無(wú)毒、無(wú)害，是一種溫室效應(yīng)氣體，其單分子的溫室效應(yīng)是二氧化碳的2.2萬(wàn)倍，是《京都議定書(shū)》中被禁止排放的6種溫室氣體之一。根據(jù)IPCC提出的諸多溫室氣體的GWP (全球變暖潛能)指標(biāo)，六氟化硫的GWP值最大，500年的GWP值為32400，且由于六氟化硫高度的化學(xué)穩(wěn)定性，其在大氣中存留時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)3200年。當(dāng)今世界六氟化硫的排放量極少(主要是人為活動(dòng)排放，其中電氣設(shè)備產(chǎn)生的約占排放總量的80%，其余20%主要由鎂鋁等冶煉工業(yè)釋放)，對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)相比于二氧化碳而言完全可以忽略；但出于長(zhǎng)久的環(huán)保和安全考慮，列入禁止使用名單。
[0015]盡管CFCs、HFCs、SF6在大氣中的濃度非常低，但是現(xiàn)代儀器已經(jīng)能夠?qū)Υ髿庵械倪@些痕量溫室氣體進(jìn)行精確的測(cè)量。
[0016]HFCs類(lèi)溫室氣體在大氣中濃度的增長(zhǎng)量是每年0.0001?0.0038ppb。以HFC_152a為例，在1994年至2004年間，HFC-152a在北半球中瑋度地區(qū)的年均增長(zhǎng)量從0.llppt/yr增至0.6ppt/yr，在南半球地區(qū)的年均增長(zhǎng)量從0.09 ppt/yr增至0.4ppt/yr。2004年，歐洲HFC-152a的排放量是1.5?4.0 kt/yr。1953年美國(guó)將SF6I業(yè)生產(chǎn)，本世紀(jì)初北半球大氣中SF6*度是0.24?0.3 ppt/yr ο
[0017]CO2當(dāng)量物質(zhì)是指具增溫潛勢(shì)的含氮化合物，包括NO、NO2, N2O, N2O5,順3以及這引起物質(zhì)通過(guò)大氣反應(yīng)生成的硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨鹽和過(guò)氧己酰硝酸酯(PAN)等。
[0018]自然界排放的NOx,主要來(lái)自土壤和海洋中有機(jī)物的分解，屬于自然界的氮循環(huán)過(guò)程。人為活動(dòng)排放的NOx，大部分來(lái)自化石燃料的燃燒過(guò)程，如汽車(chē)、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)及工業(yè)窯爐的燃燒過(guò)程；也來(lái)自生產(chǎn)、使用硝酸的過(guò)程，如氮肥廠、有機(jī)中間體制造工廠、有色及黑色金屬冶煉廠等。NOJt環(huán)境的損害作用極大，是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，也是形成大氣中光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)和消耗O3的一個(gè)重要因子。在各類(lèi)溫室氣體中，氮氧化物的影響僅次于0)2和CH 4o
[0019]目前地球處于溫暖的“間冰期”，工業(yè)化以來(lái)，人類(lèi)粗放性使用化石燃料排放大量的CO2，導(dǎo)致地球表面溫度急驟上升，引起地球冰層融化，海平面上升、海洋風(fēng)暴增多等一系列極端氣候。
[0020]世界各國(guó)都在推行節(jié)能減排措施，進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，不斷提高綠色能源替代化石能源的比例，走低碳生活發(fā)展的道路。然而，大氣中的CO2卻猛漲不止，原因是:世界森林面積僅40億公頃，形成時(shí)間約6500萬(wàn)年，全球森林碳儲(chǔ)總量?jī)H2890億t，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、現(xiàn)代化建設(shè)使森林面積不斷縮小，總固碳量也在不斷減少。因此，地球森林不能實(shí)現(xiàn)大氣0)2負(fù)增長(zhǎng)；海洋生態(tài)系統(tǒng)是地球上最大的碳庫(kù)，碳儲(chǔ)量約為大氣的50倍，嚴(yán)重的污染導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)大面積退化及海水的升溫，使其碳匯能力下降，后果十分嚴(yán)重；世界每年總能耗約180億tce，相當(dāng)于360億t植物碳產(chǎn)品的能量，世界秸桿年總產(chǎn)量約43.8億t，相當(dāng)于21.9億tce，僅占全球總能耗的12%。秸桿每年有20%用作飼料，20%用于肥料，15%被田間燃燒，用作能源的秸桿所剩無(wú)幾，且分散于全球，秸桿不能替代化石能源，不能實(shí)現(xiàn)大氣0)2負(fù)增長(zhǎng)；目前，工業(yè)碳捕集封存技術(shù)(CCS)受設(shè)備投資大、捕碳成本高、技術(shù)瓶頸、泄露風(fēng)險(xiǎn)等因素的嚴(yán)重制約。綜上所述，碳源太多，植物太少，碳封存無(wú)力是導(dǎo)致2014年大氣CO2濃度迅速突破400ppm的主要成因。
[0021]聯(lián)合國(guó)正在努力減少世界貧困人口，提高人民的生活水平和生活質(zhì)量。要實(shí)現(xiàn)上述人類(lèi)共同的目標(biāo)，人類(lèi)活動(dòng)的碳排放總量必然會(huì)大幅度的上升。這對(duì)于人類(lèi)希望通過(guò)節(jié)能減排減少碳排放量來(lái)說(shuō)，是不以人們的意志為轉(zhuǎn)移的。
[0022]目前，國(guó)際上的碳減排交易機(jī)制，主要是采取碳排放權(quán)配額指標(biāo)分配的碳交易方法，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿作用調(diào)節(jié)碳排放量:歐盟采用的是基于參與主體的歷史排放水平為基準(zhǔn)數(shù)量進(jìn)行免費(fèi)發(fā)放配額的“祖父法”;美國(guó)區(qū)域溫室氣體減排行動(dòng)采用的是排放主體競(jìng)拍碳排放單位配額的“拍賣(mài)法”;澳大利亞引入了碳排放權(quán)“固定價(jià)格購(gòu)買(mǎi)法”;新西蘭則采取“以行業(yè)為基準(zhǔn)的混合配額法”的配額發(fā)放方式。上述方法不能從根本上減少碳排放總量，控制大氣CO2濃度上升和全球氣候變暖。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署提出的2070年前實(shí)現(xiàn)“零碳排放”才是解決問(wèn)題的根本方法。
[0023]速生植物是促進(jìn)地球碳循環(huán)和氧循環(huán)的新動(dòng)力。如果通過(guò)增加植物種植面積和種植生物量大、捕碳效率高的速生植物，將大氣圈中氣態(tài)的CO2通過(guò)碳循環(huán)，轉(zhuǎn)移到生物圈中，形成固體的有機(jī)碳化合物封存，可控制溫室效應(yīng)增強(qiáng)的趨勢(shì)。
[0024]當(dāng)大氣溫室效應(yīng)增強(qiáng)時(shí)，利用光合作用將大氣圈中的0)2轉(zhuǎn)變成植物體內(nèi)的有機(jī)碳化合物進(jìn)行封存，減少大氣圈中CO2濃度，調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)，控制地球表面升溫。
[0025]當(dāng)大氣溫室效應(yīng)逐漸減弱，地球表面溫度下降，轉(zhuǎn)入嚴(yán)寒期，兩極冰蓋開(kāi)始擴(kuò)張時(shí)，燃燒或綜合應(yīng)用封存的植物，向大氣圈中釋放儲(chǔ)存狀態(tài)的太陽(yáng)能、CO2及溫室氣體，使溫室效應(yīng)增強(qiáng)，控制“冰川期”的循環(huán)。
[0026]本發(fā)明提出“溫室效應(yīng)”的“動(dòng)碳”和“靜碳”理論，“動(dòng)碳”指地球大氣圈中能自由運(yùn)動(dòng)的，具有增溫潛勢(shì)的氣態(tài)0)2及CO2當(dāng)量物質(zhì)?！办o碳”指地球巖石圈、水圈、生物圈中未逸散至大氣圈，不具有增溫潛勢(shì)的含碳物質(zhì)和可轉(zhuǎn)化為0)2及CO2當(dāng)量的物質(zhì)。在一定的條件下，“動(dòng)碳”和“靜碳”是可以互相轉(zhuǎn)化的。
[0027]動(dòng)碳可分為自然動(dòng)碳和人為動(dòng)碳。自然界的生物(動(dòng)物、植物、微生物)呼吸、植物燃燒、巖石風(fēng)化、火山噴發(fā)等向大氣圈中釋放的0)2及CO2當(dāng)量物質(zhì)稱(chēng)自然動(dòng)碳，或稱(chēng)自然碳源；人類(lèi)的生產(chǎn)、生活活動(dòng)使用化石燃料(煤、石油、天然氣、頁(yè)巖氣、可燃冰等)和土地利用變化向大氣中釋放的0)2及CO2當(dāng)量物質(zhì)稱(chēng)人為動(dòng)碳，或稱(chēng)人為碳源。在一定的條件下，“自然動(dòng)碳”和“人為動(dòng)碳”是可以互相轉(zhuǎn)化的。
[0028]靜碳可分為暫時(shí)靜碳、長(zhǎng)期靜碳和永久靜碳。巖石圈、水圈、生物圈中在10年內(nèi)釋放到大氣圈中的具有增溫潛勢(shì)的0)2及CO2當(dāng)量物質(zhì)稱(chēng)暫時(shí)靜碳，或稱(chēng)暫時(shí)碳匯；在巖石圈、水圈、生物圈中可穩(wěn)定10?100年，不向大氣圈中釋放具有增溫潛勢(shì)的0)2及CO 2當(dāng)量物質(zhì)稱(chēng)長(zhǎng)期靜碳，或稱(chēng)長(zhǎng)期碳匯；在巖石圈、水圈、生物圈中可穩(wěn)定100年以上，不向大氣圈中釋放具有增溫潛勢(shì)的0)2及CO 2當(dāng)量物質(zhì)稱(chēng)永久靜碳，或稱(chēng)永久碳匯。在一定的條件下，暫時(shí)靜碳、長(zhǎng)期靜碳和永久靜碳是可以互相轉(zhuǎn)化的。
[0029]太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能等可再生能源只是可再生的能源；而生物質(zhì)則是可再生的物質(zhì)和能源，是一種可循環(huán)使用的碳資源。
[0030]本發(fā)明所述碳循環(huán)是指綠色植物從空氣中吸收CO2，經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化成為植物體內(nèi)的有機(jī)碳化合物，并放出O2;當(dāng)植物被燃燒、分解時(shí)，體內(nèi)的有機(jī)碳化合物又以CO 2的形式返回大氣中。通過(guò)人為控制碳循環(huán)可以延緩、調(diào)節(jié)大氣圈中CO2濃度，調(diào)控溫室效應(yīng)。
[0031]植物在生長(zhǎng)過(guò)程中不但吸收CO2，還吸收含氮化合物，在自然的土壤條件下，銨態(tài)氮在土壤中的含量比硝態(tài)氮低。NO3 -N在NR的作用下被還原為NH/-N，而后NH/-N在多個(gè)氮代謝酶的作用合成氨基酸。植物中的氨基酸和酰胺通過(guò)一定的過(guò)程在植物體中合成碳水化合物。碳水化合物主要指淀粉、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。
[0032]植物成份包括:纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪。
[0033]纖維素制漿可加工成人造纖維、玻璃紙、醋酸纖維素、羧甲基纖維素、磺化纖維素、硝化纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素；纖維素水解可生成葡萄糖、果糖、山梨糖醇、羥甲基糠醛；纖維素發(fā)酵可生成乳酸、衣康酸、葡萄糖酸、檸檬酸、乙酸。
[0034]半纖維素水解可生成木糖、阿拉伯糖、乙酸、糖醛酸、糠醛及其衍生物、木糖醇、丙三醇；半纖維素發(fā)酵可生成乙醇、丙酮、丁醇、酵母。
[0035]木質(zhì)素可生成香草醛、堿木素、活性炭、酚類(lèi)、苯、二甲苯。
[0036]植物碳吸收、封存及綜合開(kāi)發(fā)利用的過(guò)程是實(shí)施技術(shù)控制的碳循環(huán)過(guò)程，用植物替代化石能源、造紙?jiān)?、化學(xué)肥料、化工材料、建筑材料、包裝材料等，可促進(jìn)新的碳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈形成。
[0037]IPCC指出:“化石燃料燃燒和土地利用變化是人類(lèi)活動(dòng)造成的主要CO2排放源，CO 2排放總量的45%滯留在大氣圈中，而另外一半被海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)兩個(gè)主要碳庫(kù)吸收，其中海洋生態(tài)系統(tǒng)吸收了 30%，陸地生態(tài)系統(tǒng)吸收25% (包括植被、土壤及荒漠鹽堿土)”。如果人類(lèi)通過(guò)節(jié)能減排、綠色能源替代、碳轉(zhuǎn)化、碳抵消和碳封存每年碳排放總量的50%左右，即可實(shí)現(xiàn)大氣CO2零增長(zhǎng)，適度增加碳封存量可實(shí)現(xiàn)大氣CO 2負(fù)增長(zhǎng)。
[0038]在本申請(qǐng)中，植物碳封存包括使用封碳、應(yīng)用封碳、成型封碳和填埋封碳。
[0039]使用封碳是將植物加工成建筑材料、家具、農(nóng)具、用具、布匹、工業(yè)品。是一種影響大氣圈中CO2濃度升高的抑制行為，能延長(zhǎng)碳循環(huán)的鏈條和時(shí)間，屬長(zhǎng)期靜碳(長(zhǎng)期碳匯)。
[0040]應(yīng)用封碳是將植物替代化石能源、化工原料、用于造紙、做飼料和有機(jī)肥料等，是一種影響大氣圈中0)2濃度升高的抑制行為，能減少巖石圈“靜碳”向大氣圈中搬動(dòng)的量和延長(zhǎng)碳循環(huán)的鏈條和時(shí)間，屬暫時(shí)靜碳(暫時(shí)碳匯)。
[0041]成型封碳是將植物加工成一定形狀和密度的植物碳產(chǎn)品進(jìn)行封存，是一種限制大氣圈中0)2濃度升高的控制性手段，屬長(zhǎng)期靜碳(長(zhǎng)期碳匯)或永久靜碳(永久碳匯)。
[0042]填埋封碳是將植物進(jìn)行填埋封存，是一種限制大氣圈中CO2濃度升高的控制性手段，屬長(zhǎng)期靜碳(長(zhǎng)期碳匯)或永久靜碳(永久碳匯)。進(jìn)行植物填埋封碳時(shí)，可將植物打捆后直接填埋，當(dāng)大氣中0)2濃度穩(wěn)定(完成封碳要求貯藏的期限)后，再取出來(lái)用作生物質(zhì)肥料，屬長(zhǎng)期靜碳(長(zhǎng)期碳匯)。也可將打捆或成型后的植物進(jìn)行防潮處理后進(jìn)行填埋封存，屬永久靜碳(永久碳匯)。
[0043]本發(fā)明所述固碳植物，包括綠心系列速生草中由二倍體美洲狼尾草和四倍體象草雜交產(chǎn)生的三倍體后代，從中選育的綠心I號(hào)、綠心2號(hào)、綠心3號(hào)速生草品種；蘇丹草與高粱雜交后從中選育的綠心4號(hào)速生草品種；野生大芻草與栽培玉米雜交后從中選育的綠心5號(hào)速生草品種；從苜蓿中選育出來(lái)的綠心6號(hào)速生草品種。
[0044]綠心6號(hào)速生草屬豆科植物，不但吸收無(wú)機(jī)態(tài)N還吸收有機(jī)態(tài)N (如氨基酸)，根瘤菌中的固氮細(xì)菌可從空氣中吸收氮?dú)?，為豆科植物提供氮源。固氮?xì)菌包括自生固氮菌、共生固氮菌、聯(lián)合固氮細(xì)菌三種。共生固氮菌生活在土壤中，以動(dòng)植物殘?bào)w為養(yǎng)料。當(dāng)土壤中有相應(yīng)的豆科植物生長(zhǎng)時(shí)，根瘤菌迅速向其根部靠攏，從根毛彎曲處進(jìn)入根部。自生固氮菌不進(jìn)入植物體內(nèi)，能自己從空氣中吸收氮?dú)夥敝澈蟠?，死后留在土壤中作為氮源?br>[0045]本發(fā)明所指的植物，主要包括綠心I號(hào)速生草、綠心2號(hào)速生草、綠心3號(hào)速生草、綠心4號(hào)速生草、綠心5號(hào)速生草、綠心6號(hào)速生草及其它生長(zhǎng)發(fā)育迅速，可反復(fù)刈割的速生植物。
[0046]本發(fā)明的實(shí)施方案概括如下:
(I)使用物理、化學(xué)、物理化學(xué)、生物學(xué)、生物化學(xué)等綜合性科學(xué)技術(shù)方法，對(duì)大氣中的CO、CO2、碳?xì)浠衔?、含氧烴類(lèi)、氫氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫、NOx等物質(zhì)進(jìn)行捕集。優(yōu)選采用生物學(xué)方法，利用植物或微生物生長(zhǎng)過(guò)程中吸收空氣中的碳資源及CO2當(dāng)量物質(zhì)。大氣中的碳?xì)浠衔餁怏w主要是指飽和烴(甲烷、乙烷)和不飽和烴(乙烯、乙炔)，種類(lèi)繁多，在大氣圈中濃度比普遍較低，優(yōu)選在生產(chǎn)、生活活動(dòng)中釋放前進(jìn)行捕集利用。對(duì)于氫氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫，在大氣中濃度非常低，是人工合成的化學(xué)物質(zhì)，從空氣中捉捕比較困難，優(yōu)選在生產(chǎn)、生活活動(dòng)中釋放前進(jìn)行捕集利用，減少向大氣中排放溫室氣體。
[0047](2)當(dāng)對(duì)大氣中的CO、碳?xì)浠衔?、含氧烴類(lèi)、氫氟碳化合物、^^^等物質(zhì)捕集到一定量時(shí)，及時(shí)收集碳產(chǎn)物與含氮化合物。優(yōu)選用植物捕集大氣碳資源及0)2當(dāng)量物質(zhì)，當(dāng)植物達(dá)到適宜的生長(zhǎng)階段，進(jìn)行收獲。
[0048]根據(jù)大氣CO2濃度變化趨勢(shì)，將收集的植物進(jìn)行碳封存或使用，來(lái)調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)。
[0049]將收獲的植物或封存的植物，加工成固體、液體、氣體形態(tài)的能源產(chǎn)品。如固體形態(tài)的木炭、植物成型材料等；液體形態(tài)的生物柴油、生物原油、甲醇、二甲醚、乙醇、植物油等；氣體形態(tài)的一氧化碳、氫氣、甲烷、沼氣等；供鍋爐、內(nèi)燃機(jī)使用，替代化石能源，避免使用遠(yuǎn)古時(shí)代封存在地層下的化石能源燃燒排放S02、NOx, H2S及PM2.5粉塵，實(shí)現(xiàn)大氣中CO2吸收與排放的動(dòng)態(tài)平衡，調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)，消除霧霾。生物質(zhì)是從大氣中吸收CO2轉(zhuǎn)化獲得，它的使用是碳排放和碳吸收的動(dòng)態(tài)循環(huán)，可維持大氣中碳的收支平衡。
[0050](3)通過(guò)種植植物或培養(yǎng)微生物，吸收大氣中的碳資源轉(zhuǎn)化成植物體內(nèi)的含碳有機(jī)物，將含碳有機(jī)物作為造紙、化肥、化工、建筑、包裝等原材料進(jìn)行深加工。形成植物種植、收割機(jī)械制造、運(yùn)輸、收購(gòu)、碳產(chǎn)品加工、碳產(chǎn)品封存、碳產(chǎn)品交易、碳產(chǎn)品應(yīng)用的新型碳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。
[0051]其中步驟(3)中所述調(diào)控溫室效應(yīng)的方法:
(I)根據(jù)全球大氣CO2濃度檢測(cè)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)及經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)取得的各期數(shù)據(jù)，建立全球大氣0)2濃度數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0052](2)分析全球大氣0)2濃度數(shù)據(jù)，根據(jù)以前及當(dāng)前大氣實(shí)際增溫、降溫情況，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)大氣0)2濃度變化趨勢(shì)。
[0053](3)根據(jù)大氣CO2濃度變化趨勢(shì)，對(duì)大氣圈與生物圈之間的碳循環(huán)速度采取調(diào)控措施，調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)。
[0054]當(dāng)大氣CO2呈上升趨勢(shì)時(shí)，增加單位面積植物產(chǎn)量，植物生長(zhǎng)到適當(dāng)高度時(shí)進(jìn)行收獲，對(duì)植物進(jìn)行封存，減少大氣中0)2濃度。
[0055]當(dāng)大氣CO2濃度呈下降趨勢(shì)時(shí)，將收獲或封存的植物用于造紙、做建筑材料、飼料、肥料、化工原料及直接燃燒發(fā)電，釋放儲(chǔ)存狀態(tài)的太陽(yáng)能、CO2及溫室氣體，將大氣“溫室效應(yīng)”調(diào)節(jié)到地球生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)人類(lèi)生存、發(fā)展的最佳狀態(tài)，同時(shí)，創(chuàng)造巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
[0056]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
1、森林在生長(zhǎng)過(guò)程中吸收大氣中的0)2轉(zhuǎn)化的有機(jī)碳化合物，由于沒(méi)有進(jìn)行封存，一段時(shí)間后又分解成C02、CH4等溫室氣體，排放到大氣中，沒(méi)有封存的森林碳匯屬暫時(shí)碳匯或短期碳匯；植物儲(chǔ)碳封存，能人為控制植物生長(zhǎng)過(guò)程吸收CO2的釋放時(shí)間，屬長(zhǎng)期碳匯或永久碳匯，改有限的森林碳匯為無(wú)限的植物碳匯，能提前和降低大氣(302排放峰值，對(duì)調(diào)節(jié)大氣溫室效應(yīng)，具有實(shí)際作用和重大意義。
[0057]2、通過(guò)植物固碳封存與綜合應(yīng)用來(lái)調(diào)節(jié)大氣中CO2濃度，可為子孫后代創(chuàng)造一個(gè)適宜生存的環(huán)境?？蔀槿祟?lèi)生存與發(fā)展提供取之不盡、用之不竭的新型資源和寶貴財(cái)富。
[0058]3、通過(guò)植物對(duì)大氣碳資源進(jìn)行循環(huán)利用，形成碳資源捕捉、碳產(chǎn)品加工、碳產(chǎn)業(yè)機(jī)制、碳經(jīng)濟(jì)鏈條，能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型發(fā)展。
[0059]4、通過(guò)控制碳循環(huán)調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)，駕馭高碳，可減少企業(yè)排碳?jí)毫?，消除霧霾，掌握氣候變化的主動(dòng)權(quán)，維護(hù)地球上水-氣-冰共存的氣候平衡狀態(tài)與生物多樣性；創(chuàng)造巨大的環(huán)境效益、生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)與應(yīng)對(duì)氣候變化的共贏。
[0060]5、改虛擬的碳排放權(quán)配額指標(biāo)交易為可準(zhǔn)確計(jì)量的實(shí)物碳產(chǎn)品交易，把被動(dòng)約束變?yōu)橹鲃?dòng)約束，從根本上控制全球氣候變暖，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0061]6、隨著植物有機(jī)碳利用產(chǎn)業(yè)鏈的形成，可解決秸桿焚燒污染大氣的問(wèn)題，具顯著的生態(tài)效益。
[0062]7、在人為釋放前進(jìn)行回收利用氫氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫等0)2當(dāng)量物質(zhì)，能減少溫室氣體排放，同時(shí)提高物質(zhì)循環(huán)利用價(jià)值。
[0063]具體的實(shí)施方式
下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，但本發(fā)明不限于所提供的實(shí)施例。
[0064]實(shí)施例1
大氣CO2濃度呈上升趨勢(shì)的情況下，通過(guò)植物儲(chǔ)碳封存來(lái)調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)的方法:
1、根據(jù)全球大氣CO2濃度檢測(cè)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)及經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)取得的各期數(shù)據(jù)，建立全球大氣0)2濃度數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0065]2、分析全球大氣0)2濃度數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)出未來(lái)50年內(nèi)大氣CO 2濃度呈上升趨勢(shì)。
[0066]3、增加植物種植量，利用植物吸收大氣中的C02，當(dāng)生長(zhǎng)到適當(dāng)高度時(shí)進(jìn)行收獲，對(duì)植物進(jìn)行封存，減少大氣中CO2濃度，降低大氣溫室效應(yīng)。
[0067]實(shí)施例2
大氣CO2濃度保持平穩(wěn)趨勢(shì)的情況下，通過(guò)植物固碳封存及綜合利用，來(lái)維持當(dāng)前溫室效應(yīng)的方法:
1、根據(jù)全球大氣0)2濃度檢測(cè)點(diǎn)采集的現(xiàn)有數(shù)據(jù)及經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)取得的各期數(shù)據(jù)，建立全球大氣0)2濃度數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0068]2、分析全球大氣0)2濃度數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)出未來(lái)100年內(nèi)大氣CO 2濃度保持平穩(wěn)趨勢(shì)。
[0069]3、將收獲的植物用于造紙、做建筑材料、飼料、肥料、化工原料及替代化石燃料，消除霧霾，使大氣中CO2濃度處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，同時(shí)，創(chuàng)造巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
[0070]實(shí)施例3
大氣CO2濃度呈下降趨勢(shì)的情況下，綜合利用封存的植物釋放CO2等溫室氣體來(lái)調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)的方法:
1、根據(jù)全球大氣CO2濃度檢測(cè)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)及經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)取得的各期數(shù)據(jù)，建立全球大氣0)2濃度數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0071]2、分析全球大氣0)2濃度數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)出未來(lái)200年內(nèi)大氣CO 2濃度呈下降趨勢(shì)。
[0072]3、綜合利用收獲、儲(chǔ)存的植物，釋放儲(chǔ)存狀態(tài)的太陽(yáng)能和CO2等溫室氣體，將大氣“溫室效應(yīng)”調(diào)節(jié)到地球生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)人類(lèi)生存、發(fā)展的最佳狀態(tài)。
[0073]實(shí)施例4
通過(guò)植物固碳封存，降低大氣CO2濃度的方法:
1、封存植物碳產(chǎn)品6661億噸，吸收大氣中9725億噸CO2，可將大氣CO2濃度恢復(fù)到工業(yè)革命前275ppm。
[0074]2、封存植物碳產(chǎn)品2345億噸，吸收大氣中3423億噸CO2，可將大氣0)2濃度恢復(fù)到 1990 年的 356ppm。
[0075]3、封存植物碳產(chǎn)品111億噸，吸收大氣中162億噸CO2，可維持當(dāng)前大氣CO2濃度400ppm，實(shí)現(xiàn)大氣CO2 “零增長(zhǎng)”。
[0076]實(shí)施例5
綠心I號(hào)速生草(植物)生產(chǎn)石墨的方法:
1、將收獲的綠心I號(hào)自然風(fēng)干，含水量控制在20%以內(nèi)。清除泥沙與雜質(zhì)后，粉碎成I?2cm長(zhǎng)的小段，
2、在無(wú)氧條件下，將粉碎的綠心I號(hào)顆粒加熱至400°C?600°C使其碳化，干饋成碳粒。
[0077]3、取碳粒70?90份，催化劑元素鉻或鎳5?10份，二氧化硅15?20份，粉碎至100?150目，混合均勻。
[0078]4、15?20分鐘內(nèi)，將溫度升至500°C?1000°C，壓力升至10?15Kpa。
[0079]5、高溫高壓條件下，保持30?40分鐘生成石墨。
[0080]實(shí)施例6
綠心I號(hào)速生草(植物)生產(chǎn)金鋼石的方法:
1、將綠心I號(hào)生產(chǎn)的石墨與NaOH按1:1混合均勻，在500?700°C的進(jìn)行煅燒I?2小時(shí)，冷卻至常溫后用清水清洗2?3遍。
[0081]2、清洗后的石墨，按體積比1:1加入到濃HCl中，浸泡5?10分鐘后撈出，加收HCl，石墨用清水清洗至中性。
[0082]3、將提純后的石墨加熱至2300?2500°C，加壓至12?25X109pa，10?40分鐘即可合成毫米級(jí)的金鋼石。
[0083]實(shí)施例7
綠心I號(hào)速生草生產(chǎn)木質(zhì)素的方法:
1、選晴天，將生長(zhǎng)期達(dá)到4個(gè)月以上的綠心I號(hào)進(jìn)行收割，自然風(fēng)干或曬干，清除磚石、泥塊、塑料等雜質(zhì)。
[0084]2、將自然干燥的綠心I號(hào)粉碎，過(guò)40?50目篩。
[0085]3、過(guò)篩后的綠心I號(hào)粉末放入蒸汽壓力鍋內(nèi)，在壓力lMpa、220?250°C下維持保持5?10 min后迅速泄壓，冷卻后過(guò)濾；濾渣的含水量控制在20%左右。
[0086]4、濾渣與濃度為90?95%的乙醇按體積比I?1.5:10混合，在高壓反應(yīng)釜中反應(yīng)I?1.2小時(shí)。
[0087]5、反應(yīng)完成后抽取濾液，在40?50°C下真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收乙醇。
[0088]6、用5?10mol/L的鹽酸將濾液pH值調(diào)至2?3，攪拌0.5?I小時(shí)，過(guò)濾收集絮凝物，獲得粗木質(zhì)素，水洗至中性后風(fēng)干。
[0089]7、風(fēng)干后的粗木質(zhì)素按體積比1:2，溶于90?95%的乙醇溶液中，在3500?4000r/min下離心10?15 min去除雜質(zhì)后，將上清液加入去離子水，析出沉淀。
[0090]8、將沉淀液在3500?4000r/min下離心去水，自然風(fēng)干獲得除去雜質(zhì)的木質(zhì)素。
[0091]實(shí)施例8
綠心I號(hào)速生草生產(chǎn)堆肥的方法:
1、將綠心I號(hào)粉碎成2?5cm長(zhǎng)的小段。
[0092]2、在粉碎的綠心I號(hào)速生草中加入人畜糞便、污泥或氮肥(優(yōu)選尿素)，使碳氮比為20?30:1，含水量達(dá)到60?70%。每噸原料中加入0.2?0.5Kg速腐菌，菌種加入到原料中之前，先用I?2Kg溫水將速腐菌調(diào)成菌液。
[0093]3、原料攪拌均勻后，堆成寬2?5m，高I?3m，長(zhǎng)度依原材料數(shù)量和地形而定。堆好后，用濕泥將原料封堆。
[0094]4、封堆后夏天2?3天，堆內(nèi)溫度可達(dá)到60?70°C，一周后降至50°C左右，4周后原料腐熟。當(dāng)堆內(nèi)高溫階段過(guò)后，通常是封堆7?10天時(shí)進(jìn)行內(nèi)外倒堆，使原料發(fā)酵均勻。
[0095]封堆后冬天5?10天，堆內(nèi)溫度可達(dá)到40?50°C，5?6周后原料腐熟。封堆2?3周后進(jìn)行內(nèi)外倒堆，使堆內(nèi)原料發(fā)酵均勻。
[0096]腐熟后的有機(jī)肥變成褐色或黑褐色，濕時(shí)用手握之柔軟有彈性，干時(shí)很脆容易破碎。
[0097]實(shí)施例9
綠心2號(hào)速生草膨化生產(chǎn)飼料的方法:
1、收割的綠心2號(hào)進(jìn)行晾曬，使含水量控制在20%以內(nèi)。
[0098]2、將綠心2號(hào)粉碎至30?50目的顆粒后進(jìn)行干燥，含水量控制在15?18%。
[0099]3、將顆粒送入膨化機(jī)內(nèi)，溫度150?180°C、壓力2?3MPa，在高溫高壓下，由模具口擠壓出時(shí)，溫度驟降至70?80°C，壓力驟降至常壓，水分急劇蒸發(fā)，顆粒隨之膨脹固化定型。在擠壓膨化過(guò)程中，顆粒上附帶的病菌、微生物、蟲(chóng)卵被殺滅，部分有害化學(xué)因子也失去活性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
[0100]4、為了長(zhǎng)期保存，需干燥膨化顆粒，控制含水量在15%以內(nèi)。
[0101]實(shí)施例10
綠心3號(hào)速生草生產(chǎn)聚丙烯復(fù)合板的方法:
1、將綠心3號(hào)粉碎，浸泡在質(zhì)量濃度為5?15%的NaOH溶液中2?3天，使半纖維素和木質(zhì)素溶解，提尚纖維的熱穩(wěn)定性。
[0102]2、經(jīng)堿化處理后的秸桿用清水沖洗至中性后，置于通風(fēng)處瀝干水，使莖桿含水量降至30%以內(nèi)后，粉碎成粉末。
[0103]3、在130?150°C下恒溫100?120min后，過(guò)30?50目篩。
[0104]4、通過(guò)篩選后的綠心3號(hào)粉末與聚丙稀、硬脂酸、順丁二酸酐按重量比40?50:100:4?5:10混合，攪拌均勻后加熱至180?2000C0
[0105]5、在180?200°C下擠壓成型，保持壓力10?120min，當(dāng)溫度降到80°C?100°C時(shí)脫模。
[0106]6、冷卻至室溫后修邊。
[0107]實(shí)施例11
綠心3號(hào)速生草生產(chǎn)乙醇的方法:
1、原材料的預(yù)處理
將自然風(fēng)干的綠心3號(hào)粉碎成0.5?2cm長(zhǎng)的小段。
[0108]粉碎后的顆粒與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5?2%的硝酸、磷酸或鹽酸在160?220°C下反應(yīng)I?1.2小時(shí)，半纖維素水解，同時(shí)破壞纖維素的晶體結(jié)構(gòu)，使原料結(jié)構(gòu)疏松，從而提高纖維素的可降解性。
[0109]2、酶法糖化
將預(yù)處理后的原料水洗至PH5.0?6.0，加入纖維素酶，在50?60°C下糖化3?3.5天。
[0110]3、發(fā)酵
糖化后的酶解液中加入酵母菌，在35?40°C下發(fā)酵18?24小時(shí)。
[0111]4、分離純化
將發(fā)酵液加入精餾塔中進(jìn)行第一次蒸餾得到含水的乙醇。
[0112]在含水的乙醇中加入苯進(jìn)行第二次蒸餾，得到無(wú)水乙醇。
[0113]實(shí)施例12
綠心4號(hào)速生草生產(chǎn)沼氣的方法:
1、將收獲的綠心4號(hào)粉碎成5?15cm長(zhǎng)的小段，含水量控制在60?80%。
[0114]2、粉碎后加入尿素或人畜糞便，使碳氮比為20?30:1。
[0115]3、將原料投入反應(yīng)器中，pH值保持在7.0左右。
[0116]4、向反應(yīng)器中注入水，使水面淹沒(méi)原料，溫度維持在35?40°C下進(jìn)行厭氧發(fā)酵。
[0117]4、收集發(fā)酵產(chǎn)生的氣體，并進(jìn)行干燥，即得沼氣。
[0118]實(shí)施例13
綠心4號(hào)速生草加工成固碳型材的方法:
1、當(dāng)綠心4號(hào)葉子枯黃后，離地面5?1cm處將莖切斷，切忌連根拔起。
[0119]2、收割后在田間晾曬3?10天，使稻桿含水量控制在40%以內(nèi)，再打捆移出種植區(qū)。直接用綠心4號(hào)莖桿進(jìn)行打捆，不宜采用麻繩、纖維繩或其它繩索進(jìn)行打捆。
[0120]3、移出種植區(qū)后的綠心4號(hào)，在通風(fēng)狀態(tài)下進(jìn)行晾曬，防止受潮、發(fā)熱、霉變，同時(shí)注意防火，使秸桿含水量降到20%以內(nèi)。
[0121]4、將綠心4號(hào)粉碎成0.1?Icm大小的顆粒后進(jìn)行干燥，含水量控制在10?15%。
[0122]5、干燥后的綠心4號(hào)送入成型機(jī)內(nèi)，植物體內(nèi)的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素在200?300°C下軟化，在2?3.5MPa壓力下，植物顆粒經(jīng)擠壓后，冷卻固化成型，得到塊狀、棒狀或顆粒狀等幾何形植物型材。植物顆粒成型過(guò)程中壓縮比可達(dá)1:5?10。
[0123]實(shí)施例14
綠心5號(hào)速生草生產(chǎn)半纖維素的方法:
1、選晴天，將生長(zhǎng)期達(dá)到3個(gè)月以上的綠心5號(hào)速生草進(jìn)行收割，自然風(fēng)干或曬干，清除磚石、泥塊、塑料等雜質(zhì)。
[0124]2、將自然干燥的綠心5號(hào)粉碎，經(jīng)20?40目篩。
[0125]3、在反應(yīng)釜中，按體積比1:10?15加入綠心5號(hào)顆粒和水，加熱至150°C，攪拌25 ?30mino
[0126]4、在3500?4000r/min下離心10?15 min，除去雜質(zhì)，去除水分后濃縮至原溶液體積的1/4?1/5。
[0127]5、濃縮溶液中加入4?4.5倍體積90?95%的乙醇，水溶性半纖維素沉淀析出。
[0128]6、反應(yīng)完成后抽取濾液，在40?50°C下真空回收乙醇。
[0129]7、將沉淀液在3500?4000r/min下離心去除水分，自然風(fēng)干得到水溶性半纖維素。
[0130]8、將第3步生產(chǎn)中產(chǎn)生的濾渣中加入I?3%的NaOH，將pH值調(diào)至11?12，在50°C下處理1.5?2小時(shí)。[0131 ] 9、收集濾渣用去離子水洗滌至中性后，用5-10%的鹽酸將pH值調(diào)至5?6，減壓濃縮收集濾液。
[0132]10、取濾液中的上清液按體積比1:2，溶于90?95%的乙醇溶液中，使半纖維素沉淀。
[0133]11、過(guò)濾收集沉淀物，風(fēng)干后得到半纖維素。
[0134]實(shí)施例15
綠心6號(hào)速生草肥田的方法:
綠心6號(hào)速生草抗逆性強(qiáng)，適應(yīng)范圍廣，能生長(zhǎng)在多種類(lèi)型的氣候、土壤環(huán)境下。以中國(guó)長(zhǎng)江中、下游地區(qū)舉例，具體步驟如下:
1、選地、平整
綠心6號(hào)對(duì)土壤要求不嚴(yán)，除鹽堿地、內(nèi)澇地、低洼地外均可種植。優(yōu)選干燥、疏松、排水良好的土壤。
[0135]綠心6號(hào)種子較小，前茬作物收獲后，先翻耕、耙平土地再播種。
[0136]2、播種
綠心6號(hào)種子的發(fā)芽力可保持3?5年，越新鮮種子發(fā)芽力越強(qiáng)。播種前先曬種I?2天，再用涼水浸泡2?3小時(shí)后，用45°C的溫水浸泡2?3小時(shí)，可提高發(fā)芽率。
[0137]新種綠心6號(hào)的土地里根瘤菌較少，需要接種根瘤菌。播種前將綠心6號(hào)與根瘤菌菌粉按重量比20:1混合均勻，綠心6號(hào)速生草產(chǎn)量可提高25%。
[0138]長(zhǎng)江中、下游地區(qū)播種時(shí)間為9月底至10月底，單播或混播，每畝播種1.5?2Kg0
[0139]3、田間管理
播種后7?10天便可出苗，幼苗期生長(zhǎng)較慢。播種后20?30天需進(jìn)行一次除草。第二年春天氣溫回升，雨水增多、空氣濕度大時(shí)，大田易發(fā)生銹病、霜霉病，可用25%粉銹寧可濕性粉劑1000?1500倍液噴霧防治。
[0140]4、適時(shí)肥田
4月中上旬開(kāi)花結(jié)莢時(shí)，選晴天進(jìn)行收割，收割后進(jìn)行深埋。綠心6號(hào)根系發(fā)達(dá)，能從土壤深層吸取鈣素，分解磷酸鹽。植株遺留在土壤中，經(jīng)腐解形成有機(jī)膠體，可使土壤形成穩(wěn)定的團(tuán)粒，改善土壤理化性狀；根瘤菌能固定大氣中的氮素，提高土壤肥力。
[0141]實(shí)施例16
綠心系列速生草直接燃燒發(fā)電的方法:
1、當(dāng)綠心系列速生草生長(zhǎng)到一定高度時(shí)進(jìn)行收割，收獲的莖桿自然晾曬或風(fēng)干，使含水量保持在20%以內(nèi)。
[0142]2、將干燥后的莖桿粉碎成I?3cm植物顆粒。
[0143]3、通過(guò)風(fēng)機(jī)將植物顆粒吹入鍋爐內(nèi)燃燒。
[0144]4、鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，汽輪發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)將機(jī)械能變成電能。
[0145]實(shí)施例17
綠心系列速生草制造包裝紙的方法:
1、將收獲的綠心系列速生草去除泥土、沙石等雜物，植物莖桿含水量控制在20%以內(nèi)。
[0146]2、速生草、石灰、水按重量比100:20:20?25準(zhǔn)備好。先將石灰和水倒入池中攪拌成乳狀，然后把速生草投入池中。速生草投放過(guò)程中要防止石灰過(guò)早沉淀，同時(shí)將草料壓緊、踩實(shí)，使速生草在池中充分吸收石灰漿。
[0147]3、速生草在石灰水中浸泡0.5?I小時(shí)后，從池中撈出起堆發(fā)酵。夏天不要把料堆踏實(shí)，以便空氣進(jìn)入；冬季為了防止冷空氣進(jìn)入，料堆必須踏實(shí)。夏天經(jīng)過(guò)4?7天，春秋7?10天，冬季15?20天。
[0148]4、發(fā)酵結(jié)束后，用洗漿機(jī)將草料洗滌干凈，再打成紙漿。
[0149]5、紙漿與水按質(zhì)量比3:10進(jìn)行混合，攪拌均勻。用竹簾抄紙時(shí)，每次一張，紙張疊到40?50厘米時(shí)，加壓去掉水分，再把它們分離晾干后打包入庫(kù)。
[0150]實(shí)施例18
稻殼生產(chǎn)活性炭的方法:
1、將稻殼進(jìn)行烘干或晾曬，并去除稻殼內(nèi)的泥沙與雜質(zhì)。
[0151]2、加熱稻殼使其碳化，干餾成碳粒。
[0152]3、將稻殼碳粒倒入濃度為2?5mol/L的鹽酸中，稻殼碳粒與鹽酸按1:2的體積比混合，加熱至100°C，保持15?20min。為更好的清除雜質(zhì)，重復(fù)此步驟2?3次。
[0153]4、冷卻后濾取碳粒，用去離子水洗滌至中性。洗滌過(guò)程中加沸去離子水，可加快洗滌效果。
[0154]5、過(guò)濾取得pH值為中性的稻殼碳粒，用烤箱干燥碳粒，含水量控制在10%以內(nèi)。
[0155]6、干燥后的稻殼碳粒，擠壓成顆粒狀活性炭或研磨成粉末活性炭。
[0156]實(shí)施例19
大氣中碳?xì)浠衔餁怏w種類(lèi)繁多，濃度比普遍較低，以甲烷(CH4)為例，其回收利用的方法:
1、收集礦井、涵洞、坑道及化糞池等地方低濃度的CH4氣體，通入活性炭吸附塔內(nèi)去除H2S,優(yōu)選活性炭孔徑8?20nm。
[0157]2、經(jīng)活性炭吸附后的CH4氣體，在溫度20?30°C下通過(guò)硅膠干燥，去除H20。
[0158]3、CH4氣體在溫度30°C左右、壓力0.5MPa下吸附2h后即進(jìn)入脫附狀態(tài)；先進(jìn)行5min的泄壓，壓力接近大氣壓后均壓5min，然后開(kāi)始抽真空1.5h，壓力至IkPa時(shí)均壓1min,即可完成分子篩的脫附過(guò)程。優(yōu)選4A分子篩分離C02、N2。
[0159]實(shí)施例20
氫氟碳化物氣體(HFCs)在釋放前進(jìn)行回收利用，以氟利昂為例，其方法:
(I)收集氟利昂廢氣(或液態(tài)的氟利昂)，用過(guò)濾網(wǎng)除去廢氣中的粉塵等雜質(zhì)。
[0160](2)經(jīng)過(guò)濾后的氟利昂氣體，在O?40°C溫度之內(nèi)緩慢加入活性炭吸附塔內(nèi)，當(dāng)活性炭吸附能力到達(dá)飽和后，停止加入氟利昂氣體。優(yōu)選椰殼活性炭。
[0161](3)加入蒸汽，控制壓力0.1?8Mpa、溫度100?300°C，洗脫活性炭吸附的氟利昂O
[0162](4)脫附出的溶劑和水蒸汽經(jīng)減壓后，進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，溫度控制在30?35。。。
[0163](5)冷后的溶劑送入到精餾塔內(nèi)，分離去低沸點(diǎn)物，即得純度大于99.5%的成品。
[0164]實(shí)施例21
全氟碳化合物(PFCs)在釋放前進(jìn)行回收利用，以四氟化碳為例，其中方法: (O收集含四氟化碳的廢棄氣體，注入閃蒸塔中，控制溫度為-150?-180°c、壓力IX 14以下抽真空，將其它氣體從閃蒸塔中抽出來(lái)。
[0165](2)抽真空后，將閃蒸塔溫度升至-120?-90°C、壓力控制在0.1?1.0Mpa下進(jìn)行閃蒸，將四氟化碳從閃蒸塔中蒸出來(lái)。
[0166](3)從閃蒸塔中蒸出來(lái)的四氟化碳?xì)怏w在2?SMpa的壓力下能過(guò)5A型分子篩除去雜質(zhì)。
[0167](4)過(guò)濾后的四氟化碳?xì)怏w壓縮灌裝為成品。
[0168]實(shí)施例22
六氟化硫(SF6)在釋放前進(jìn)行回收利用，其中方法:
(I)收集含SF6的廢棄氣體，加熱至350°C左右，廢氣中的S2F1。分解為SF JPSF 4。由于SF6分解氣中含有HF，HF在加熱時(shí)有較強(qiáng)的腐蝕性，熱解爐材質(zhì)不能用碳鋼與不銹鋼，優(yōu)選鎳或銅。
[0169](2)加熱后的氣體用去離子水洗除去SF4、SF2, SOF4，去離子水中要求無(wú)Ca' Mg'以免Ca2+、Mg2+與F反應(yīng)生成CaF 2、MgF2沉淀產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。
[0170](3)經(jīng)去離子水洗滌后的氣體，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?20% KOH溶液除去的S0F2、S02F2以及SO2。
[0171](4)洗滌后氣體中含有大量水分，先采用粗孔球型活性硅膠吸附大量的水分，再球型活性氧化鋁吸附小量的水分，活性氧化鋁顆粒直徑3?7 mm，其吸附層入口處溫度O?20°C。最后采用4A型分子篩進(jìn)行深度干燥吸咐。
[0172](5)在壓力IMpa、溫度_80°C下SF6固化，抽除不凝性氣體。在真空度1lkPa?113Pa下，使氣-固分離獲得SF6氣體。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.大氣碳資源及CO2當(dāng)量物質(zhì)綜合開(kāi)發(fā)利用的方法，該方法包括: (1)利用植物、微生物生長(zhǎng)過(guò)程中吸收空氣中的co2、nox; (2)收集植物進(jìn)行碳封存，使大氣中CO2實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)；將收獲及封存的植物加工成燃料，替代化石能源，減少S02、N0x、H2S及PM2.5粉塵排放，消除霧霾；在生產(chǎn)、生活活動(dòng)中向大氣圈中釋放碳?xì)浠衔?、氫氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫之前將其捕集利用? (3 )對(duì)植物進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)利用，形成新的碳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。2.根據(jù)權(quán)利要求1項(xiàng)的方法，其中在步驟(2)所述調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)，該方法包括: (1)根據(jù)全球大氣CO2濃度檢測(cè)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)及經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)取得的各期數(shù)據(jù)，建立全球大氣CO2濃度數(shù)據(jù)庫(kù)； (2)分析全球大氣0)2濃度數(shù)據(jù)，根據(jù)以前及當(dāng)前大氣實(shí)際增溫、降溫情況，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)大氣0)2濃度變化趨勢(shì)； (3)根據(jù)大氣CO2濃度變化趨勢(shì)，對(duì)大氣圈與生物圈之間的碳循環(huán)速度采取調(diào)控措施，調(diào)節(jié)溫室效應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2項(xiàng)的方法，其中在步驟(2)中所述大氣CO2變化趨勢(shì)包括:上升趨勢(shì)、平穩(wěn)趨勢(shì)、下降趨勢(shì)。4.根據(jù)權(quán)利要求2項(xiàng)的方法，其中在步驟(3)中所述大氣圈與生物圈之間的碳循環(huán)速度采取調(diào)控措施，是指當(dāng)大氣CO2濃度呈上升趨勢(shì)時(shí)，增加單位面積的植物產(chǎn)量，植物生長(zhǎng)到適當(dāng)高度時(shí)進(jìn)行收獲，采用植物固碳封存的方法，減少大氣中CO2濃度，降低溫室效應(yīng)；當(dāng)大氣CO2濃度呈下降趨勢(shì)時(shí)，燃燒、綜合利用收獲及封存的植物，向大氣圈中釋放儲(chǔ)存狀態(tài)的太陽(yáng)能、CO2及溫室氣體，增強(qiáng)大氣溫室效應(yīng)，將大氣“溫室效應(yīng)”調(diào)節(jié)到地球生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)人類(lèi)生存、發(fā)展的最佳狀態(tài)；并創(chuàng)造巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。5.根據(jù)權(quán)利要求1項(xiàng)的方法，其中在步驟(2)所述消除霧霾，該方法包括:將收獲及封存的植物替代化石燃料使用，消除霧霾。6.根據(jù)權(quán)利要求1項(xiàng)的方法，其中在步驟(3)所述新的碳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈包括:植物種植、收割機(jī)械制造、運(yùn)輸、收購(gòu)、碳產(chǎn)品加工、碳產(chǎn)品封存、碳產(chǎn)品交易、碳產(chǎn)品應(yīng)用。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳產(chǎn)品加工，其特征在于:用植物作原材料生產(chǎn)出含碳的產(chǎn)品，包括活性炭、石墨、金鋼石、木質(zhì)素、半纖維素、板材、乙醇、沼氣、肥料、飼料、固碳型材。
【文檔編號(hào)】G06Q50/26GK105989564SQ201510078067
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月14日
【發(fā)明人】雷學(xué)軍
【申請(qǐng)人】雷學(xué)軍