生物炭技术缓解温室气体排放的潜力评估

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1、谨以此文献给在我成长中给予我关怀和鼓励的人们-------------姜志翔生物炭技术缓解温室气体排放的潜力评估学位论文答辩日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得（注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作

2、者签名：签字日期：年月日---------------------------------------------------------------------学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意以下事项：1、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。2、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”用于出版和编入

3、CNKI《中国知识资源总库》，授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签字：签字日期：年月日签字日期：年月日生物炭技术缓解温室气体排放的潜力评估摘要生物炭（Biochar）是一种富含碳的产品，是生物质原料在无氧或缺氧的条件通过热转化过程（<700°C）而得到的一种细粒度、多孔性的碳质材料。生物炭因其在土壤改良、缓解温室效益等方面具有的巨大潜力成为目前研究的热点问题，并取得了大量的研究成果。本文将对生物炭技术缓解我国温室气体排放

4、的潜力进行评估，同时对生物炭生产和应用过程中的能源投入、产出情况进行分析，以考察该技术的应用对于缓解我国温室气体排放压力和改善能源结构方面的潜力。同时，经济因素是一项新兴技术被接受和广泛应用的基础因素，因此本文还对生物炭技术生产和应用过程的经济可行性进行了分析。最后，基于上述评估、分析的基础上，利用SWOT（是指Strength：优势、Weakness：弱点、Opportunity：机遇和Threat：挑战四个单词的首字母缩写）方法对我国发展和应用生物炭技术的前景进行系统、全面的分析。本文的研究结果期望能够为我国缓解

5、温室气体排放、改善能源结构提供一条可行的途径，为废弃生物质资源的资源化利用提供一种有效的技术手段。同时，还期望能够为我国发展和应用生物炭技术提供科学的数据和理论支持。本文的主要研究结果如下：（1）通过对生物炭技术固碳、减排主要途径的探讨，可知固碳、减排途径主要包括以下几个方面：生物炭自身的碳封存潜力；可再生能源生产取代化石能源而获得的减排潜力；作物生物量增加而从大气中吸收更多的CO2；抑制农业土壤中N2O的排放；减少化肥使用量而获得的减排潜力；减少土壤有机碳（SOC）分解而获得的减排潜力。（2）通过建立生命周期（LC

6、A，LifeCycleAssessment）评估模型，对不同生物质原料的生物炭生产及应用的全生命周期过程的温室气体和能源平衡情况进行定量分析。研究结果表明：农业、林木、家畜粪便和城市有机废弃物的温室气体平衡（以CO2e计，CO2e为CO2当量）依次为-829.30、-1105.83、-742.37、-1-1953.70kg∙t原料，都表现出积极的固碳、减排效果；从生命周期阶段来看，前三种原料的固碳、减排潜力最大的是生物炭的土壤封存和能源生产抵消化石能源使用获得的减排，生物炭在农业生产应用过程中获得的潜力相对较小，而城

7、市有机废弃物最大减排量是避免原处理过程产生的CH4排放；四种原料的能源生产-1潜力依次为334.06、-512.80、466.12、544.47MJ∙t原料，林木原料由于在收集阶段需要消耗大量的能源，因此使得整个过程的能量平衡表现出净负的结果；从生命周期阶段来看，能源投入的主要阶段为生物炭田间施用、原料收集和运输三个阶段（合计的能量投入超过了总能量投入的90%以上）。（3）在对不同原料的生物炭温室气体和能源平衡的生命周期分析结果的基础上，结合对我国四种生物质资源的可持续利用总量的调查，计算了我国利用生物炭技术能够获得

8、的缓解温室气体排放和能量生产潜力。研究结果表明：我国四88种生物质资源总量为23.14×10t，可持续用于生物炭生产的总量为14.02×10t；8在上述资源背景下，我国能够获得的缓解温室气体排放总潜力为12.70×10t，相当于我国2005年温室气体排放总量的17%；我国能够获得的可再生能源潜力为101049.50×10MJ，相当于13.75×