Новые тенденции в пиролизе биоугля и стратегиях его модификации: исходное сырье, условия пиролиза, вопросы устойчивого развития и значение для улучшения почв

Биоуголь, давно используемый в качестве получаемого из отходов улучшителя почвы, привлекает значительное внимание благодаря своей способности повышать плодородие и улучшать состояние почвы; удалять или иммобилизовать загрязнители в почве, воде и воздухе; а также смягчать последствия изменения климата. С целью получения инженерных биоуглей с высокими эксплуатационными характеристиками сформировались новые тенденции в пиролитическом производстве и стратегиях модификации биоугля. В данном обзоре критически обобщены новые методы пиролиза (например, микроволновой пиролиз, сопиролиз и влажный пиролиз) и подходы к модификации (например, минеральная, фотокаталитическая и электрохимическая модификация) с акцентом на (a) механизмы, участвующие в процессах восстановления окружающей среды, включая иммобилизацию загрязнителей в почве, адсорбцию загрязнителей и каталитическое окисление; (b) влияние исходного сырья и условий пиролиза на физико-химические свойства; (c) аспекты устойчивого развития, связанные с новыми стратегиями модификации и пиролиза; и (d) возможность экстраполяции результатов очистки сточных вод на восстановление почв. Обосновывается, что для достижения максимальной совокупной экологической выгоды необходимы более «экологичные» методы модификации, а риски, связанные с пиролизом загрязненного сырья при использовании биоугля для улучшения почвы и сорбции загрязнителей, можно минимизировать с помощью различных новых подходов (например, сопиролиза). Кроме того, новые методы пиролиза можно сочетать с современными стратегиями модификации для синтеза более «эффективных» биоуглей. Учитывая сходные цели модификации (например, увеличение площади поверхности, введение кислородсодержащих функциональных групп и повышение ароматичности), применимость ряда новых подходов в будущем может быть расширена от адсорбции и деградации загрязнителей в водных средах до восстановления почв и повышения их плодородия.