【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】為應(yīng)對氣候變化和環(huán)境污染，尋求可持續(xù)發(fā)展的解決方案日趨重要。通過水熱碳化(HTC)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物增值既提供了創(chuàng)新路徑，也帶來了重大挑戰(zhàn)。關(guān)鍵難題是農(nóng)業(yè)原料的異質(zhì)性——其木質(zhì)素、纖維素、半纖維素及氨基酸含量等化學(xué)與形態(tài)特征的差異，影響水熱炭(HC)產(chǎn)出質(zhì)量。
 

　　中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所科研人員通過混合統(tǒng)計(jì)與機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)模型對HTC工藝進(jìn)行優(yōu)化與建模研究，旨在解決原料多樣性問題并提升HC品質(zhì)。將ML與統(tǒng)計(jì)技術(shù)融入HTC過程中的美拉德反應(yīng)、解聚反應(yīng)和脫羧反應(yīng)等環(huán)節(jié)，為農(nóng)業(yè)廢棄物高效管理提供了創(chuàng)新策略。
 

　　研究還探討了農(nóng)業(yè)廢物流協(xié)同作用對土壤健康關(guān)鍵有益微生物(如根瘤菌和菌根真菌)的促進(jìn)作用。生命周期評估(LCA)進(jìn)一步凸顯了HTC技術(shù)的可持續(xù)性優(yōu)勢，其中也將碳封存與溫室氣體減排效益納入評估。與熱解法相比，農(nóng)業(yè)廢棄物HTC處理可降低30%的全球變暖潛勢和24%的生態(tài)毒性潛勢，環(huán)境負(fù)擔(dān)顯著減輕。
 

　　研究表明，混合優(yōu)化HTC技術(shù)在推動氣候智慧型農(nóng)業(yè)與可持續(xù)農(nóng)業(yè)廢棄物管理中可發(fā)揮重要作用。研究成果以“Hybrid agricultural waste valorization through machine learning-optimized hydrothermal carbonization and sustainability: A review” 為題發(fā)表在《Industrial Crops & Products》。該研究由新疆生地所為第一單位，Collins Chimezie Elendu為第一作者，新疆生地所多佳副研究員和段培高特聘研究員為共同通訊作者。該研究得到新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、新疆維吾爾自治區(qū)科技援疆計(jì)劃等資助。
 

 

圖：基于機(jī)器學(xué)習(xí)的農(nóng)業(yè)廢棄物混合利用與可持續(xù)性優(yōu)化策略