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奥地利研究人员成功将木材气化过程中的一种副产品转化为高品质活性炭。这种材料因其捕获微量污染物的能力而著称，是通过使用热气体进行物理活化而制成的，热气体形成了细小的孔隙。最新制备的活性炭将吸附能力提高了11倍，优于市面上的其他产品。随着水处理需求的不断增长，这一发现为化石基活性炭提供了一种可再生的替代方案。
木材气化是在高温下将木材转化为可燃气体，可用作燃料或发电生产绿色能源，这一技术是应对气候变化的关键策略。在一些气化反应器中，可以使用包括树皮、针叶甚至废木材在内的劣质木材作为原料。然而，约10%的木材仍会以固体副产品的形式残留下来，形成气化焦。工厂经营者努力为这类残渣寻找用途，由于它与活性炭有一些相似之处，特别是碳含量高这一特性，有升级为活性炭的潜力。
一支来自奥地利的研究团队专注于通过物理活化方法从气化焦中生产活性炭。在这个过程中，高温下的氧化气体形成微小孔隙，可以捕获污染物。
“活性炭通常来源于硬材料，如化石煤或生物成因的壳类，这些材料有利于形成高孔隙率，而气化焦来源于较软的材料（木材），因此难以实现高吸附能力和经济可行性” BOKU大学的博士生、第一作者David Gurtner解释说 “尽管如此，我认为气化焦有潜力成为一种有用的资源。” Gurtner指出，“目前关于这一主题的研究很少，以往的类似研究又缺乏经济分析、系统方法和全面性。”
为此，研究人员旨在利用实验设计这一强大的统计工具，在最大化产量的同时优化孔隙率和微量污染物吸附。尽管存在现有挑战，他们还是成功生产出了表面积为800平方米/克的高品质活性炭。
“为了更直观地理解这个数字，我们可以想象一下，一茶匙这种活性炭的表面积相当于一个冰球场，”古尔特纳分享道 “此外，吸附能力可以提高11倍，而温和的H2O活化（≤750°C，≥20分钟）是最有效的方法。” 这一过程随后在一家商业气化工厂成功放大，并取得了令人惊喜的结果。
“对可再生活性炭的需求将持续增长”共同作者、水处理专家Jan Back说 “新的欧盟法规要求到2045年，大型污水处理厂必须去除微量污染物，而瑞士自2016年以来已经证明了在污水处理厂大规模应用活性炭的可行性。”
研究人员希望他们的研究能鼓励气化行业采用这种增值途径来生产可再生活性炭，从而在水处理中替代化石活性炭的使用。
文章现已发表在期刊Carbon Resources Conversion上，欢迎有兴趣的读者及领域内学者阅读、下载：
沈阳化工大学校长许光文教授和希腊雅典农业大学食品科学与人类营养学系Seraphim Papanikolaou教授担任主编。
期刊自2018年创刊以来，致力于推广碳资源基础研究和工业发展方向的优质学术文章，主要发表包括化石资源、生物质、有机废弃物、碳基平台化合物等各种碳资源清洁、高效、增值、低碳利用相关的基础研究和工业开发成果。期刊编委成员包括来自中国、美国、英国、法国、日本、韩国等多个国家的知名学者。
目前，期刊入选2021年中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目；最新CiteScore：9.9；最新Impact Factor：6.4 。
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