Treatment of metal-saturated plants and metal extraction

超富集植物在重金属污染土地上生长后，必须考虑对其的处置方式。

处理方法多种多样，常用的方法包括焚烧、灰化、热解、气化、水热处理和液相萃取 [146,147]。

灰化法主要用于从灰分中提取重金属，常应用于镍超富集植物。此外，在过量氧气中焚烧这些植物可用于热电联产。经过灰化或焚烧后，积累的重金属以氧化物的形式存在于炉渣中，或者以气体形式释放出来 [147]。

目前，焚烧主要用于处置镍、铜和锰超富集植物。不过，液相萃取可用于从超富集植物中浸出镍、铅、铜及其他重金属。

近年来，热解、气化和水热等方法已被综合运用，以实现超富集植物的资源利用，产出可燃气体、生物炭或生物油。

热解是在高温、无氧条件下对植物进行处理，大多用于处置含有镍、铜、锌、铬和铅的超富集植物。热解产生的气体和油可用作燃料，而生成的焦炭产品则具有危险性，因为它含有重金属和生物焦炭残渣的混合物。不过，焦炭中的金属可以被提取出来并再次利用。

气化是在高温条件下，利用气化剂通过热化学转化反应将生物质中的有机成分转化为生物合成气，这种方法已被用于处理含有砷和镉的超富集植物。

当使用氮气和二氧化碳作为气化剂处理富含镉 / 锌的植物时，大部分重金属会富集在液相产物中，这有利于后续的重金属分离和提取，而且副产物生物炭也能得到利用 [148]。

水热法涉及生物质的化学和物理转化，是在高温高压反应器的液体环境中进行的。该技术可用于处理含有镍、铜、锰、砷和锌的超富集植物。水热法可分为水热碳化（HTC）、液化（HTL）和气化（HTG），其主要目标产物分别是生物炭、生物油和富氢生物合成气。水热碳化能有效地从生物炭中去除碱金属。

此外，在水热液化处理过程中，超富集植物中积累的锌、铅和镍等重金属可以起到催化作用，提高生物油的品质 [149]。

与水热碳化和水热液化不同，对超富集植物进行水热气化处理会使重金属富集在生物炭中，并产生清洁的气体产物 [150]。因此，水热法在处理超富集植物方面具有很大的潜力。重金属污染土地的修复以及金属富集植物的处置和利用情况如图 6 (b) 所示。

低碳炼铁与固废资源利用团队在国际顶级学术期刊《Renewable and Sustainable Energy Reviews》（中科院一区TOP期刊，影响因子15.6）上发表生物质冶金领域最新进展。冶金工程学院魏汝飞副教授为第一作者，龙红明教授和香港城市大学徐春保院士为共同通讯作者。

Renewable and Sustainable Energy Reviews

Volume 199, July 2024, 114475

Biomass metallurgy: A sustainable and green path to a carbon-neutral metallurgical industry

Rufei Wei,Kangzheng Meng ,Hongming Long,ChunbaoCharles Xu。

（植物修复与金属提取冶金）