背景介绍
气化和热解是目前生物质热化学转化的主要途径。生物质热解的过程与气化过程类似；然而，它是在较低温度（400 至 800 °C 之间）、5 bar压力且没有氧化剂的情况下进行的。生物质热解通常可分为三类：（i）常规热解，（ii) 快速热解和 (iii) 光热解。常规热解在低于 450 °C 的温度下进行，通常会得到高含量的碳。快速热解是在 450–600 °C 下进行快速加热短时停留，可产生高达 75% 的生物油。而光热解是一种非常快速的热解过程，可在 600 °C 、1000 °C min-1 的条件下进行，停留时间低于 1 s，通常用于最大限度地产生气体。而闪光灯光子表面处理或光子固化是一种通过闪光灯产生全光谱白光瞬间加热高温的过程，通常用于热退火。
主要内容
近日，瑞士的研究团队开发了一种使用闪光灯照射将生物质分解成气体和固体的方法，将干燥的天然生物质粉末光热解成有价值的混合气和导电多孔碳（生物炭）。通过使用高功率氙气闪光灯，光热反应在几毫秒（14.5 毫秒）内进行。在使用干香蕉皮作为实验模型时，每公斤干香蕉皮可以产生约 100 L氢气和 330 g生物炭，同时还会产生一氧化碳（CO）和一些短链烃，从而进一步提高产物的热值 (HHV)，能量输出为每公斤干香蕉皮 4.09 MJ。因此，通过闪光灯照射生物质光热解可作为一种新的方法，不仅可以将天然生物质废物转化为能源，如氢气，还可以用于碳减排，可以储存或制备生物炭。该工作发表在知名期刊Chemical Science上。
图一：用于热解天然生物质废物的闪光灯照射系统的示意图，及由 13 微秒闪光构成的 575 V 闪光的闪光功率分布，总持续时间为 14.5 毫秒。
图二：(a) 干香蕉皮粉和 (b，c，d) 生物炭在 575 V 脉冲和 5 次闪光下热解产物的SEM图。
图三：在玻璃基板上分别在375 V 、475 V和 575 V 脉冲下进行 5 次闪光， 香蕉皮光热解过程中生成的（a-f）H2、CH4、C2H4、CO、CH3CHO 和 CO2的积分离子电流。
图四：在不同基体上，575 V 脉冲下进行 5 次闪光， 香蕉皮光热解过程中生成的H2、CH4、C2H4、CO、CH3CHO 和 CO2的积分离子电流，(a) 不锈钢、(b) 玻璃碳、(c) 玻璃和 (d) 玻璃 Pt 黑。。
图五：在 575 V 脉冲和 5 次闪光照射下，玻璃基板上的香蕉皮光热解产生的副产品的产量（单位: L/kg）。
创新点
本文通过简单短时高能光照过程，将生物质转化为氢气、CO等混合气体和生物炭，是一种产氢的新路线。
1）提出了闪光灯照射生物质光热解生成氢气和生物炭的方法。
2）在 14.5 ms内，每公斤干香蕉皮可以生成100 L氢气和300 mg生物炭。
3）产氢过程中同时伴随有CO和短链烃生成。
4）该光热解生物质的方法可以推广到其他工业废物（如轮胎）的处理工程中，本文提供了一种相当有效的碳捕获方法。
原文献：Wanderson O. Silva, Bhawna Nagar, Mathieu Soutrenon and Hubert H. Girault. Banana split: biomass splitting with flash light irradiation. Chemical Science. 2022. https://doi.org/10.1039/D1SC06322G
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