作者:李晨 来源:中国科学报 发布时间:2022/11/12 20:01:39
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这波操作用麻类吸收土壤重金属再做成无甲醛板材

 

近日,记者从中国农业科学院麻类研究所获悉,由该所牵头的国家重点研发计划项目“韧皮纤维作物在土壤可持续修复和工业用生物原料生产中的研究与应用”取得重要研究进展,不仅筛选出高吸收重金属的韧皮纤维作物品种,还将其作为生物基原料,应用到工业建筑材料领域,初步构建起韧皮纤维作物对重金属污染土壤从修复到加工的全产业链利用路径,为解决重金属污染土壤植物修复利用中的瓶颈问题提供思路。

据介绍,在重金属污染土壤种植韧皮纤维作物不仅可以对污染农田进行修复,还可以对非耕地进行有效利用。然而在重金属污染土壤植物修复领域的研究实践中,富集重金属的作物秸秆一直是个处理难点,焚烧掩埋的做法不仅不能将重金属从土壤中完全带走,且有违绿色环保持续修复的理念。亚麻、红麻和工业大麻等韧皮纤维作物具有栽培适应性广泛的特点,重金属吸附能力突出且不进入人体食物链,同时作为多用途、多功能作物,可以为传统和创新型的工业产业提供纤维类生物质原材料。

生长在镉砷复合污染农田中的红麻

科研人员从品种筛选试验中得到的抗逆品种里选取了高富集重金属抗性较强的亚麻、红麻和工业大麻品种,在湖南、浙江和云南等地进行了修复效果试验和示范。研究发现,韧皮纤维作物对镉、镍、铅、锑这4种重金属元素均具有较强的耐受能力,对铜和锌的耐受能力较差。亚麻更适合对锑的移除,红麻更适合镉和镍的移除,工业大麻则对铅具有较好的移除效果。科研人员研究解析了韧皮纤维作物富集和转运重金属元素的机理,并筛选出高吸收重金属品种。

添加不同程度红麻纤维的水泥砂浆抗裂效果展示

针对土壤可持续修复过程中获得的工业大麻、亚麻、红麻等韧皮纤维作物茎秆(干物质),科研人员充分利用其纤维强度高、秸秆芯轻质特性,提出一种规模化、工业化、无害化、高值化的利用方式——研究开发基于韧皮纤维作物茎秆的轻质抗裂砂浆,并建立适于大规模生产的全套产业路径和配套施工技术方法。科研人员研究了韧皮纤维作物轻质抗裂砂浆的物理力学与微观性能,优选出能够满足不同工程需求的韧皮纤维作物轻质抗裂砂浆,研发了基于韧皮纤维作物秸秆芯的3D打印建筑材料,实现了麻类秸秆在传统建材与新型建材、传统施工与智能建造等领域的应用。

基于韧皮纤维的3D打印新型建筑材料

通过从原料至成品的完整产业化试验,探索亚麻、红麻和工业大麻三种不同的韧皮纤维作物的麻骨和麻皮,分别用作制备无甲醛环保人造板材和轻型纤维板材的工艺以及装备要求。通过企业参与,依托上海众伟生化有限公司和湖南艾布鲁环保科技股份有限公司分别研发了麻骨生物基无甲醛板材和韧皮纤维生物基大豆胶环保板材,经检测板材均不含有毒重金属元素,达到市场要求,为环保无甲醛麻骨制板材和韧皮纤维轻型板材产业的发展以及对外技术输出和产业落地提供完整的基础方案。

基于红麻麻骨的无甲醛板材

该研究为推进重金属污染土壤植物修复技术的规模化和生物质复合材料生产的规范化,大幅度提高韧皮纤维作物的附加值奠定了基础,构建起“修复植物规模化种植-土壤修复-生物基新型环保板材”一条完整的修复-生产-加工产业链,有利于促进韧皮纤维作物种植产业、加工产业、建筑材料产业、生物纤维板材料产业等环保产业的发展。

项目主持人为中麻所郭媛研究员,浙江省园林植物与花卉研究所、山东农业大学、上海众伟生化有限公司和湖南艾布鲁环保科技股份有限公司等单位共同参与本项目研究。

(图片提供:中国农业科学院麻类研究所)

 
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