浸大通讯

提升农业用腐植酸的产量和品质

2023年11月28日

随着全球人口增长，粮食短缺问题驱使农业科技不断进步，以达致可持续发展。生物系助理教授赵峻博士带领研究团队，研发将农业废弃物转化为有机土壤调理剂「腐植酸」的新方法，从而推动可持续农业发展和废物管理。

转化废弃物为肥料

腐植酸是一种存在于土壤、泥炭和水中的天然有机物质。当植物和动物死后，残体会经过称为「腐殖化」的分解过程，形成腐植酸。由于腐植酸的应用多元化，涵盖农业、园艺、废物管理和环境科学，因而备受关注。赵博士说：「传统生产方法从风化煤或褐煤提取腐植酸，但这些资源的供应有限。市场对腐植酸的需求，引起了利用生物质（biomass）等可持续资源来生产腐植酸的兴趣。」

生物质包括农业残留物、林业废弃物和城市中的有机固体废弃物。现时有多种方法将生物质转化为腐植酸，其中最有潜力的方法之一是水热转化（hydrothermal conversion），其处理过程藉着高温、高压的水为媒介，将生物质转化为有利于生产腐植酸的材料「水热炭」（hydrochar）。然而，要提升从生物质提取腐植酸的产量和质量仍是一项挑战。

推动可持续农业发展

赵博士与清华大学、北京理工大学和浙江工商大学的研究人员合作，研发方法改善水热腐殖化技术和腐植酸生产过程，并针对腐植酸的质量，探讨加入氧气对生物质在水热腐殖化过程的影响。

研究显示，加氧对腐殖化过程的影响显著，结果已发表于期刊《Chemical Engineering Journal》。研究团队发现，在摄氏160度的热水下，氧气压力为五巴（bar）时，腐植酸产量会从 41.9% 大幅增加至 50.9%（按质量百分浓度计算）。然而，过高的氧气压力反而会降低腐植酸产量，并改变腐植酸的特性。

团队进一步研究发现，加氧能提升水热碳化的转换效率，从而促进腐殖化过程。结果证明，这种改良后的腐植酸生产方法可以提高蔬菜的生长速度。

赵博士说：「腐植酸在农业应用广泛，可以让土壤更肥沃，促进养分吸收，并有利植物生长。我们的研究推动腐植酸于可持续农业的应用。」

「由于腐植酸能够与土壤和水中的重金属和有机污染物结合，并有固定的作用，我们的研究在理解腐植酸的生产和特性方面取得进展，有助制定更有效的策略来解决土壤和水污染问题。此外，研究结果就转化生物质成为腐植酸提供新见解，推动可持续废物管理策略的发展。」

赵博士认为，研究生物质转化和生物废物利用，有助环境建立长期的复原力，同时刺激经济增长。他说：「生物质转化和生物废物利用为产生可再生材料作出贡献，并支持废物管理策略。这些过程通过创造就业机会和促进废物利用，推动循环经济发展，对农村地区尤其有帮助。」