廢竹材變“吸污能手”

原標題：廢竹材變“吸污能手”

竹廢棄物轉化為污染物吸附劑。

工藝示意圖。 受訪者供圖

竹林修剪后的枝條、加工剩余的竹屑、被丟棄的竹材邊角料，在很多地方往往被當作農業廢棄物處理。如今，這些看似不起眼的廢棄竹材正被賦予新的價值。

近期，農業農村部成都沼氣科學研究所研究團隊把廢棄竹材變廢為寶，開發出了超低比表面積卻吸附力超強的生物炭。這項研究打破了“吸附強必須表面積大”的常規認知，證明僅調整材料表面結構，也能高效清除污染物。該研究為農業廢棄物低能耗、高值化利用提供了新的理論基礎和技術支持，獲得中國農業科學院青年創新專項等項目資助。

被忽視的廢竹材

我國南方地區竹資源豐富。竹制品加工、竹林撫育和竹材利用過程中，會產生大量廢棄竹材，包括竹屑、竹片和修剪枝條等。

“這些材料如果得不到有效利用，不僅會造成資源浪費，還可能帶來環境負擔。”成都沼氣科學研究所副研究員張冬冬說，科研人員同時關注到水中抗生素污染的環境問題日益嚴峻。部分抗生素通過養殖排放、醫療廢水等途徑進入環境，可能對生態系統和公共健康造成潛在影響。

科研人員不禁想到，能否將竹子廢棄物轉化為高附加值材料，用它來治理水污染，走出一條更可持續的環境保護新路？

像“魔術貼”抓住污染物

正是在這樣的背景下，研究人員發現，生物炭就是其中的重要方向之一。

生物炭通常是通過熱解生物質原料獲得的一類碳材料。由于具有一定的孔隙結構和表面活性，它在土壤改良、水體凈化和污染治理等領域具有廣泛應用前景。然而，在傳統材料科學認知中，生物炭的吸附能力往往與其“比表面積”密切相關。

一般來說，比表面積越大，材料能夠接觸并吸附污染物的區域就越多，因此吸附能力也越強。許多高性能吸附材料，往往需要通過復雜工藝來獲得較大的比表面積。

然而在這項研究中，科研人員以廢棄竹材為原料，開發了一種新的生物炭制備方法，核心工藝是先通過低溫烘焙把竹子的結構穩定下來，形成穩定的碳骨架，在這個基礎上，通過溫和堿改性給這個碳骨架上組裝大量的表面官能團，利用表面官能團去吸附污染物。

張冬冬說：“竹材本身的纖維結構非常適合通過我們團隊開發的‘低溫烘焙+溫和堿改性工藝’，這種結構能很好地轉化為我們所需的碳骨架基礎。值得一提的是，我們團隊采用的過熱蒸汽技術，能使制備出的生物炭比常規方法含有更豐富的含氧官能團。這意味著，我們的炭在起點上就具備了更高吸附效率的潛力，讓我們能更專注于‘提升功能’而非‘創造孔隙’。”

“傳統高性能吸附劑依賴高溫活化造出巨大的比表面積來‘物理吸附’，這非常耗能。”張冬冬說，他們的思路不同，“我們更看重材料表面的‘化學本領’，僅通過增強表面化學性質實現生物炭材料吸附容量的大幅提升。這種材料‘抓住’污染物的方式，可以形象地理解為它不像一個多孔的‘海綿’，而是像一個布滿特定‘抓手’的‘魔術貼’。這些‘抓手’就是通過表面化學工程精心構筑的官能團，它們通過協同的化學作用力，將污染物分子緊密地‘鎖’在材料表面。”

污染治理新前景

實驗結果顯示，這種由廢棄竹材制備而成的生物炭，在吸附效率方面表現出優異性能，其單位比表面積的吸附效率遠超石墨烯氧化物等高級材料。

“將廢竹轉化為吸附劑，其核心意義在于將廢棄物處理和水污染通過一個低能耗的解決方案聯系起來。它不僅提供了一種具體的治污工具，更重要的是展示了一種可持續材料設計的全新思路。對于大量存在的竹子廢棄物，秸稈廢棄物和園林廢棄物的資源化利用是個潛在的解決方案。”張冬冬說，廢棄物被用來制作成環保材料，土壤和水體都將更加干凈。這不僅是技術的進步，更是一種發展理念的革新，讓人們看到環境保護與資源循環利用相結合的美好前景。

研究團隊表示，未來還將進一步探索這種材料在不同污染物處理中的應用潛力，并推動相關技術向實際環境治理場景轉化。（周姝蕓）

（人民日報海外版）