废竹材变“吸污能手”

竹废弃物转化为污染物吸附剂。

工艺示意图。

受访者供图

竹林修剪后的枝条、加工剩余的竹屑、被丢弃的竹材边角料，在很多地方往往被当作农业废弃物处理。如今，这些看似不起眼的废弃竹材正被赋予新的价值。

近期，农业农村部成都沼气科学研究所研究团队把废弃竹材变废为宝，开发出了超低比表面积却吸附力超强的生物炭。这项研究打破了“吸附强必须表面积大”的常规认知，证明仅调整材料表面结构，也能高效清除污染物。该研究为农业废弃物低能耗、高值化利用提供了新的理论基础和技术支持，获得中国农业科学院青年创新专项等项目资助。

被忽视的废竹材

我国南方地区竹资源丰富。竹制品加工、竹林抚育和竹材利用过程中，会产生大量废弃竹材，包括竹屑、竹片和修剪枝条等。

“这些材料如果得不到有效利用，不仅会造成资源浪费，还可能带来环境负担。”成都沼气科学研究所副研究员张冬冬说，科研人员同时关注到水中抗生素污染的环境问题日益严峻。部分抗生素通过养殖排放、医疗废水等途径进入环境，可能对生态系统和公共健康造成潜在影响。

科研人员不禁想到，能否将竹子废弃物转化为高附加值材料，用它来治理水污染，走出一条更可持续的环境保护新路？

像“魔术贴”抓住污染物

正是在这样的背景下，研究人员发现，生物炭就是其中的重要方向之一。

生物炭通常是通过热解生物质原料获得的一类碳材料。由于具有一定的孔隙结构和表面活性，它在土壤改良、水体净化和污染治理等领域具有广泛应用前景。然而，在传统材料科学认知中，生物炭的吸附能力往往与其“比表面积”密切相关。

一般来说，比表面积越大，材料能够接触并吸附污染物的区域就越多，因此吸附能力也越强。许多高性能吸附材料，往往需要通过复杂工艺来获得较大的比表面积。

然而在这项研究中，科研人员以废弃竹材为原料，开发了一种新的生物炭制备方法，核心工艺是先通过低温烘焙把竹子的结构稳定下来，形成稳定的碳骨架，在这个基础上，通过温和碱改性给这个碳骨架上组装大量的表面官能团，利用表面官能团去吸附污染物。

张冬冬说：“竹材本身的纤维结构非常适合通过我们团队开发的‘低温烘焙+温和碱改性工艺’，这种结构能很好地转化为我们所需的碳骨架基础。值得一提的是，我们团队采用的过热蒸汽技术，能使制备出的生物炭比常规方法含有更丰富的含氧官能团。这意味着，我们的炭在起点上就具备了更高吸附效率的潜力，让我们能更专注于‘提升功能’而非‘创造孔隙’。”

“传统高性能吸附剂依赖高温活化造出巨大的比表面积来‘物理吸附’，这非常耗能。”张冬冬说，他们的思路不同，“我们更看重材料表面的‘化学本领’，仅通过增强表面化学性质实现生物炭材料吸附容量的大幅提升。这种材料‘抓住’污染物的方式，可以形象地理解为它不像一个多孔的‘海绵’，而是像一个布满特定‘抓手’的‘魔术贴’。这些‘抓手’就是通过表面化学工程精心构筑的官能团，它们通过协同的化学作用力，将污染物分子紧密地‘锁’在材料表面。”

污染治理新前景

实验结果显示，这种由废弃竹材制备而成的生物炭，在吸附效率方面表现出优异性能，其单位比表面积的吸附效率远超石墨烯氧化物等高级材料。

“将废竹转化为吸附剂，其核心意义在于将废弃物处理和水污染通过一个低能耗的解决方案联系起来。它不仅提供了一种具体的治污工具，更重要的是展示了一种可持续材料设计的全新思路。对于大量存在的竹子废弃物，秸秆废弃物和园林废弃物的资源化利用是个潜在的解决方案。”张冬冬说，废弃物被用来制作成环保材料，土壤和水体都将更加干净。这不仅是技术的进步，更是一种发展理念的革新，让人们看到环境保护与资源循环利用相结合的美好前景。

研究团队表示，未来还将进一步探索这种材料在不同污染物处理中的应用潜力，并推动相关技术向实际环境治理场景转化。（记者 周姝芸）

《人民日报海外版》（2026年03月30日 第 09 版）