南湖新闻网讯（通讯员 余政 张鑫）近日，我校工学院袁巧霞教授和牛文娟副教授课题组在病死畜禽与不同非动物基生物质共水热转化处理技术领域取得新进展，相关研究成果以“Co-hydrothermal treatment of chicken carcass and non-animal biomass for cleaner production”为题在Chemical Engineering Journal发表。该研究报道了一种利用病死畜禽与非动物基生物质共水热转化处理实现清洁生产的工艺方法，探索了病死鸡与不同非动物基生物质共水热时对生物油和生物炭产量的协同效应，揭示了总氮迁移转化规律（尤其是抑制游离氨释放的情况），分析了共水热转化处理后生物炭和生物油的基本理化特性以及生物炭结构性能、吸附性能的变化特征，解析了共水热转化处理对生物油和生物炭燃烧性能的作用机制。
病死鸡与非动物基生物质共水热产物产率、氮分布及产物特性示意图
随着全球对可持续发展和环境保护关注度的提升，生物质资源的高效利用成为研究热点。与此同时，随着我国畜禽养殖规模的发展，病死畜禽产生量大，病死畜禽的不当处理会造成极大的安全隐患，也带来严重的环境污染和资源浪费问题。水热转化处理技术可将病死畜禽等动物基生物质转化为高值生物油和水热生物炭，并得到富含氨基酸的水相产物，但单一动物基原料进行水热转化处理时，其蛋白质组分容易形成游离氨随有机蒸汽释放，部分进入生物油，降低生物油品质，另一部分随气相产物释放，使水热转化过程大量臭气产生，造成二次污染。基于此，本研究提出了病死畜禽与小麦秸秆、竹屑等非动物基生物质协同水热转化处理工艺，强化动物基生物质中脂类组分和蛋白组分的定向富集转化，实现动物基生物质水热转化的清洁生产。本研究选用死鸡体作为病死畜禽的代表，选用小麦秸秆、竹屑、小麦秸秆热解炭、竹屑热解炭、污泥和餐厨垃圾作为6种非动物基生物质原料，在水热温度为 240℃和保温时间为2h 的条件下进行共水热反应，将死鸡体与非动物基生物质转化为高品质生物油和水热炭，同时获得富含氨基酸的液相产物。该过程无需复杂设备和昂贵试剂，成本低、操作简便。
共水热炭实物图
研究发现，病死鸡与除竹屑热解炭以外的其他5种非动物基生物质原料的相互作用均促进生物油的形成，其与餐厨垃圾之间呈现出最强的协同效应；与小麦秸秆、竹屑、餐厨垃圾共水热则抑制生物炭的生成。病死鸡与6种非动物基生物质共水热均能抑制气相产物中游离氨气的释放，尤其与竹屑热解炭的协同作用最强，并有效促进N元素向生物炭中转化，其与竹屑、小麦秸秆热解炭、竹屑热解炭、污水污泥共水热均能抑制了N元素向生物油中的迁移。共水热处理能显著增强了脱氧反应，提高水热炭的高位热值，特别是病死鸡和竹屑热解炭共水热处理获得的生物炭，其O/C和H/C原子比已经接近无烟煤，其高位热值达29.77 MJ/Kg，且生物炭的比表面积增大，提高了其对重金属铜离子Cu(II)的吸附能力。
共水热处理提高了病死鸡水热生物油的可燃性。病死鸡与餐厨垃圾共水热处理获得的生物油具有最好综合燃烧性能，其综合燃烧指数为7.24×10-6 ℃-3·min-2。共水热处理后的水热炭可以降低其在运输和储存过程中的火灾风险，并拓宽了水热炭的燃烧温度范围，使其更适合作为具有高热稳定性和高效燃烧性能的生物燃料。由于共水热转化处理脂类组分和蛋白质组分的定向转化，所获得的生物油和水热炭更具有开发为清洁能源的潜力。
共水热炭的SEM扫描电子显微镜图
与传统病死畜禽处理方式和单一生物质水热转化相比，病死鸡与非动物基生物质共水热转化处理是在温和水热反应条件下进行（水热温度为240℃，保温时间为2h），展现出更优的产物性能和资源利用效率。该工艺所制备的生物油具有部分替代柴油等石化燃料的潜力，所制备的水热生物炭由于其丰富的多孔结构性质和吸附性能，能更好地满足土壤改良和污染物吸附等实际应用需求。共水热转化工艺作为一种清洁高效的处理技术，通过实现病死畜禽的无害化处置和非动物基生物质资源的高效转化，不仅为资源的综合利用提供了科学依据和技术支撑，也为推动农业废弃物处理领域的绿色可持续发展发挥了重要作用。该工艺在促进农业废弃物资源化利用、减少环境污染、实现资源循环利用等方面具有显著的应用前景，充分体现了其在生态环境保护与经济效益双重目标中的战略意义。
华中农业大学工学院2020级博士研究生张鑫为论文的第一作者，我校工学院袁巧霞教授和牛文娟副教授为论文的共同通讯作者，我校余政硕士、李骏博士，湖北理工学院环境科学与工程学院的杨龙元老师、江西农业大学工学院的吴可副教授和本哈大学农业学院农业与生物系统工程系的Shaban G. Gouda为论文的合作作者，华中农业大学作为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金和武汉市自然科学基金的支持。
审核人：袁巧霞
【英文摘要】
To determine the feasibility of co-hydrothermal treatment to achieve cleaner production of chicken carcass (CC), we selected six non-animal biomasses (wheat straw (WS), bamboo sawdust (BS), wheat straw-derived pyrolytic char (WC), bamboo sawdust-derived pyrolytic char (BC), sewage sludge (SS), and food waste (FW)) for co-hydrothermal treatment with CC. The results showed that CC and FW yielded the greatest synergistic effect on bio-oil production with a synergistic coefficient of 25.20%, while co-hydrothermal treatment of CC and WS resulted in the maximum yield of bio-oil (51.25%). CC and BC achieved the greatest synergistic effect on hydrochar formation, with a maximum yield of 54.16 wt%. Moreover, the interaction between CC and all other biomasses reduced the release rate of ammonia in gas products, wherein the interaction between BS and CC promoted nitrogen immobilization in hydrochar with a maximum synergistic coefficient of 395.53%. The co-hydrothermal treatment enhanced the deoxygenation reaction, resulting in hydrochars with lower oxygen-carbon ratios and higher heating value. The co-hydrothermal treatment also could facilitate the preparation of uniform and regular carbon microspheres, increase the specific surface area and enhance the adsorption capacity of copper ions of hydrochar, elevate the ignition point temperature of hydrochar to reduce the risk of fire during transport and storage, and expand the combustion temperature range of hydrochar. Additionally, the bio-oil obtained from co-hydrothermal treatment of CC and FW exhibited the best combustion performance with the highest comprehensive combustion index of 7.24 ℃-3·min-2.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.162789
来源：南湖新闻网https://news.hzau.edu.cn/info/1010/34018.htm
