科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业,农业,林业,农、林、牧、渔专业及辅助性活动

需求背景

随着全球环境问题的日益严重，资源的高效利用和废弃物的再生利用成为各国关注的焦点。葡萄产业作为农业的重要组成部分，每年产生大量的废弃枝条和皮渣。这些废弃物如果不加以处理，不仅会占用大量土地资源，还会对环境造成污染。因此，如何高效利用这些废弃物，变废为宝，成为当前亟待解决的问题。

生物炭是一种通过热解生物质材料制得的碳质材料，具有良好的吸附性能、持水能力和土壤改良效果。利用葡萄废弃枝条和皮渣制备生物炭，不仅可以实现废弃物的资源化利用，还能为农业生产提供优质的土壤改良剂，提升土壤肥力和作物产量。然而，不同炭化条件下生物炭的理化特性差异较大，影响其应用效果。因此，亟需开展葡萄废弃枝条和皮渣原料生物炭的理化特性检测研究，筛选出最佳炭化条件，提升生物炭的应用价值。

需解决的主要技术难题

1. 炭化条件的优化：葡萄废弃枝条和皮渣的炭化温度和时间对生物炭的理化特性有显著影响。需要设定不同的炭化温度（300℃、450℃、600℃）和炭化时间（1h、2h、4h），通过实验筛选出合适的炭化条件，确保生物炭具有优良的理化特性。

2. 生物炭成分检测方法体系的构建：目前，生物炭的成分检测方法尚不完善，缺乏系统的检测方法体系。需要构建集成葡萄产业废弃物炭化利用产品成分检测方法体系，涵盖灰分、全氮、全磷、全钾、C、N元素分析、O、H元素分析、pH和电导率等指标，确保检测结果的准确性和一致性。

3. 生物炭理化特性的表征分析：生物炭的理化特性包括表面形貌特征、表面官能团、比表面积、孔径及孔体积、物相等。需要利用FT-IR、傅里叶变换红外光谱仪、比表面与孔径分析仪、XRD等设备，对生物炭进行全面的表征分析，揭示其理化特性及其对应用效果的影响。

生物炭应用效果的评价：不同炭化条件下制备的生物炭在农业生产中的应用效果可能存在差异。需要对炭化后的产品进行应用效果评价，考察其在土壤改良、作物生长等方面的表现，确保生物炭的高效利用。

期望实现的主要技术目标

1. 筛选出最佳炭化条件：通过设定不同的炭化温度和时间，筛选出合适的炭化条件，确保生物炭具有优良的理化特性，为后续应用提供基础数据。

2. 构建系统的成分检测方法体系：建立集成葡萄产业废弃物炭化利用产品成分检测方法体系，涵盖灰分、全氮、全磷、全钾、C、N元素分析、O、H元素分析、pH和电导率等指标，确保检测结果的准确性和一致性。

3. 全面表征生物炭的理化特性：利用FT-IR、傅里叶变换红外光谱仪、比表面与孔径分析仪、XRD等设备，对生物炭进行全面的表征分析，揭示其理化特性及其对应用效果的影响。

4. 评价生物炭的应用效果：对炭化后的产品进行应用效果评价，考察其在土壤改良、作物生长等方面的表现，确保生物炭的高效利用。

推动葡萄产业废弃物的资源化利用：通过本项目的研究，推动葡萄产业废弃物的资源化利用，实现废弃物的高值化利用，提升农业生产的可持续性和经济效益。

需求解析

解析单位：“科创中国”高端装备制造业智能转型产业科技服务团（中国空间科学学会） 解析时间：2024-10-09

王诗文

桂林信息科技学院

服务团专家

综合评价

此需求描述足够清晰以便专家进行需求跟进。需求明确阐述了从研究背景到技术难题，再到期望实现的目标等各个方面内容。对产业发展具有重大意义，因为葡萄产业废弃物的资源化利用是实现农业可持续发展的重要环节，生物炭的高效利用可以减少废弃物对环境的污染，同时提升土壤肥力和作物产量。这一需求可能需要跨行业专家共同解决，例如需要生物炭领域专家提供关于炭化条件和理化特性的专业知识，同时也需要农业专家协助进行生物炭应用效果的评价。技术对接方案框架可包括首先与生物炭领域专家团队建立合作关系，共同制定研究计划，明确各方在炭化实验、检测分析、应用效果评价等环节的职责；然后按照计划开展研究工作，定期进行沟通和数据共享；最后对研究结果进行综合分析和评估，以实现需求中的各项技术目标。

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处理进度