我国燃煤电站汞污染形势严峻。据统计，国内燃煤电站年均大气排汞量达500至600吨，占全球排汞总量的30%，其中近65%源于燃煤等矿物资源的使用。长期以来，汞污染已成为制约环境质量改善的重要因素。 当前工业脱汞主要采用活性炭喷射技术，但该方法存在明显局限。吸附竞争性强、温度适用窗口窄、处理成本高、吸附剂难以再生等问题，制约了脱汞效率的深入提升。此外，我国生物质资源储量丰富，年产量巨大，但传统生物质热解制备多孔碳材料的工艺仍存在瓶颈。物理和化学活化法虽可制备多孔碳，但孔隙结构不理想、工艺流程复杂；传统熔盐热解虽具有一定优势，却面临熔盐利用率低、能耗高、产物提纯困难等问题，难以实现规模化应用。 针对这多项技术难题，中南大学杨建平团队原创设计了太阳能驱动熔盐热解生物质制备系统。该系统以木屑、甘蔗渣、水稻秆等废弃生物质为原料，采用低熔点共晶LiCl-KCl熔盐作为反应介质，利用碟式斯特林机聚集太阳能为熔盐热解提供500至800摄氏度的高温热源。热解过程中产生的不凝性气体经燃烧后为反应后的熔盐保温，实现了能量的自给自足。相比传统电加热或化石能源加热方式，该工艺显著降低了碳排放和运行成本。 在熔盐介质的作用下，生物碳得到均匀刻蚀，形成蜂窝状多层孔隙结构。实验数据表明，制备的多孔碳材料具有大比表面积、丰富微孔和多种含氧官能团，对单质汞的吸附性能明显优于普通生物碳。更为重要的是，该系统实现了熔盐的循环利用。经过三次循环使用后，熔盐成分基本保持不变，产出碳材料的吸附能力保持稳定，从根本上解决了传统熔盐热解中熔盐浪费和提纯困难的问题。 团队自主设计的旋转锥反应器集成了生物质进口、高温熔盐进口、产物出口等多个功能部件，实现了连续进料、反应、分离的一体化流程。通过系统实验，研究人员优化了热解温度、原料配比、熔盐成分等关键参数，为工业化放大奠定了坚实基础。 从经济效益看，该技术具有显著优势。与传统热解装置相比，每热解一吨生物质的成本约为320元，较传统方法的620元每吨节省300元。从环保效益看，该系统年均可节约电能1.08吉瓦时，减排二氧化碳5040吨，减排细颗粒物59.7吨，减少渗透液4.3万立方米。这些数据充分表明了该技术在污染防治和资源节约中的重要价值。 目前，这项目已获得国家发明专利初步审查合格通知书及国家实用新型专利受理通知书，具备了进一步转化应用条件。该技术可广泛应用于燃煤电站烟气脱汞、废弃生物质资源化利用、太阳能热利用、分布式碳材料生产等多个领域，具有广阔的市场前景。
在全球能源转型与碳中和目标双重驱动下，中南大学这项突破性技术展现了跨学科创新的巨大潜力。当太阳能的光热转换遇上熔盐的催化魔力，当农业废弃物蜕变为环境卫士，我们看到的不仅是一项科研成果，更是中国绿色科技从跟跑迈向领跑的一个生动注脚。这种"以废治污、以能降碳"的循环经济范式，或将为发展中国家探索环境治理与可持续发展提供新的中国方案。