低碳绿色冶金技术正日益成为推动冶金科技发展的核心趋势。鉴于火法冶金和电冶金工艺对能源的巨大需求，且这些能源多源于化石燃料，不可避免地导致了大量二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害污染物的排放。特别是在钢铁行业中，温室气体排放量占全球总排放量的3%至4%，对环境造成了重大影响。因此，为了有效应对温室效应和日益严峻的大气污染问题，寻找并采用化石能源的替代品，成为了实现冶金行业碳中和的关键策略。生物质能源，作为一种具有可再生特性的碳中性能源，蕴藏量极大。每年通过植物光合作用所固定的太阳能量，是全球年能耗量的十倍，这为我们提供了一种全新的、清洁的能源选择。为了推进冶金行业的持续发展，并实现碳中和的宏伟目标，扩大生物质能源在冶金领域的应用，无疑将成为未来低碳冶金技术发展的重要趋势。

（生物质冶金的基本原理和途径）

基于这一背景，我校低碳炼铁与固废资源利用团队近期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）上发表了题为“Biomass metallurgy: A sustainable and green path to a carbon-neutral metallurgical industry”的论文。该研究工作由我校领衔，冶金工程学院的魏汝飞副教授担任第一作者，龙红明教授担任第一通讯作者，香港城市大学的徐春保院士担任共同通讯作者。

本篇论文在系统梳理我校在生物质冶金领域取得的研究成果的基础上，进一步融合了低碳冶金、生物质资源利用及生态环境保护等前沿发展动态。文章从四个维度—生物质基原料的制备、其在冶金过程中的创新应用、植物修复与金属提取的前沿进展、以及碳汇林业的实践与潜力—对生物质在冶金行业中的应用进行了全面而深入的探讨。在生物基原料的范畴内，如生物质基燃料、还原剂、粘结剂、活性炭、渗碳剂和发泡剂等，均展现出其独特的价值。它们不仅能够作为能量供应体，还能充当还原剂和粘合剂的角色，有效处理冶金过程中产生的烟气，同时调整金属熔体的成分。这一系列作用共同促进了冶金过程能源效率的提升，显著降低了二氧化碳的排放量。此外，通过生物质介导的土壤修复技术，可以实现对重金属的植物富集，进而通过加工这些植物来获得冶金所需的原材料，开辟了一条生态友好的资源循环路径。同时，利用冶金过程中产生的废热来制备生物质土壤改良剂，不仅修复了沙漠化土地，还通过森林碳汇的作用，间接减少了冶金行业对大气中二氧化碳排放的贡献。本论文的研究成果不仅为生物质冶金的理论发展提供了坚实的基础，更为实现冶金行业的绿色转型和可持续发展指明了方向。

在深入探索和研究的基础上，团队不仅明确定义了“生物质冶金”这一创新概念，还对其核心原理进行了详尽阐释。生物质冶金，这一前沿的冶金技术，主要依托于生物质能源和生物质基材料，旨在替代传统的化石能源及高碳排放材料。此外，通过植物碳汇和植物修复的生态策略，生物质冶金开辟了一条金属冶炼与提取的绿色低碳新路径。生物质冶金的核心机制在于利用生物质原料的制备、实施生态修复工程、以及推广植树造林等行动，这些措施能够有效降低冶金流程中二氧化碳和其他污染物的排放，从而实现对环境影响的最小化。鉴于此，生物质冶金的理论与技术进步对于推动低碳冶金的长远发展至关重要。展望未来，我们亟需开发成本效益高的生物基原料制备技术和相关设备，以加速生物质冶金技术的创新和应用。尽管生物质冶金技术面临诸多挑战，如生物质本身较低的能量密度、相对较高的收集与运输成本、外部性问题，以及生物基原料制备技术和设备的不足，目前大多数技术仍处于初步研究阶段，但这些挑战也正是我们未来研究的重点。我们将继续深耕于生物质冶金相关的基础理论研究、关键技术创新，以及行业标准的建立，以期实现该领域的全面突破和进步。

据悉，我校低碳炼铁与固废资源利用团队在生物质冶金领域具有丰富的研究经历。近年来，该团队在多个关键技术方向取得了显著的科研进展，包括生物质还原铁矿石、生物质气化与炼铁的创新联产技术、高炉中生物质的喷吹应用，以及生物质基电炉发泡剂的开发等。这些突破性成果已陆续发表在《Renewable and Sustainable Energy Reviews》、《Applied Energy》、《Energy》和《Renewable Energy》等中国科学院评定的一区TOP期刊上，充分展示了我校在该领域的研究实力和国际影响力。此次论文不仅全面总结了团队前期的研究成果，更为未来的研究方向提供了清晰的蓝图，对于增强我校在生物质冶金领域的学术地位和影响力具有深远的意义。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114475