青年创业者李凤雷，最近的热情从车里转向了田里，原本经营着汽车4S店的他，在距离北京400公里不到的辽宁省建平县，承包了400多亩的大棚，一年不到的时间，棚里的樱桃番茄、西葫芦、小黄瓜等特色果蔬，不仅产量高，而且茎杆粗壮、叶子挺阔、口感清脆，“上午收获的果蔬，下午就可以运送到北京的超市，新鲜优质！”李凤雷告诉记者，让他底气十足的“秘诀”是南京农业大学潘根兴教授团队创制的炭基肥，这款减肥又增产的神奇肥料竟是来自多年来让人“头疼”的秸秆。
每到夏收、秋收时节，多地阴霾笼罩、气味“呛人”，大面积的秸秆燃烧是其“祸祟”之一。南京农业大学资源环境学院教授、农业资源与生态环境研究所所长潘根兴从2009年开始带领团队聚焦秸秆焚烧处理难、利用难、推广难的问题，在国内率先研制示范农业废弃物安全、绿色、低碳的热裂解生物质炭循环资源化技术，并成功牵手优势行业企业，推动发展生物质新材料产业化，新技术走出“深闺”、走向应用，为解决农业秸秆等废弃物循环探出了新路。
秸秆浑身都变出了“宝”
2012年，江苏宜兴徐舍镇的王大伯尝到了“甜头”：3年前，一个声称是省城来的大学教授，过来“推销”的新式技术“炭土壤肥料”，果然管用——这种肥料是将一种黑色的炭施入土壤，和邻居家的稻田一对比，水稻不仅从不倒伏，土质还特别松软、透气，少施追肥、少喷农药，稻米也比别人家的更好吃。
一开始担心被教授给“坑”了，他还提前签了保本协议，要求教授每年补贴他800元一亩的试验费。如今，老农拉住教授的手，一个劲儿地问田里到底是施了什么“宝贝”。
这“宝贝”是潘根兴从秸秆里“变”出来的生物质炭。
他告诉记者，将回收来的秸秆，在高温密闭的系统中，通过热裂解技术，转化为生物质炭。施了生物炭的土壤，会有炭颗粒与土壤结合，土壤会更加疏松、根系更为发达，植物也更加健康。
这个5年前还需要支付农民“试验费”的新材料，如今浑身都变出了“宝”。
潘根兴告诉记者，在自然状态下，传统秸秆还田的资源转化率仅为5%，且耗时长、还会影响发苗和农作。旱地条件下，1吨秸秆分解一般会释放0.7-0.8吨CO2当量的温室气体，稻田还会释放大量甲烷。但是，如果通过这种技术将秸秆热裂解，产生的气体、液体、固体等三相物质都有用处——气体是生物质可燃气，可用作能源、液体可以加工为叶面调理剂或液体有机肥、固定残渣就是生物质炭，可以用作土壤改良剂，进而加工成炭基肥。整个过程的物质循环率能达到85%以上，且能有效“减排”近0.6吨CO2当量。
其次是安全，潘根兴说，经过450-550℃的高温处理，秸秆中含有的病原菌被杀死，农药残留被去除，同时，重金属的活性大大降低，秸秆中含有的镉、铅等重金属有效含量会下降80%以上。田间试验表明，只需要像基肥一样，将生物质炭施于农田，既不影响水稻生长，又可降低稻米中镉、铅等重金属积累，在中低污染水平的稻田，一次性施入生物质炭，可保障稻米镉含量低于或接近国家限量标准。
“3吨秸秆可用于制作1吨生物炭，产出的生物质可燃气可以发700-800度电。”潘根兴告诉记者，将秸秆转化为可燃气的技术目前已经在黑龙江、山东等省份试点，如果能大面积推广，可能会成为取代燃煤供热的一种方式，有效缓解我国北方地区的冬季雾霾现象。
技术要走出深闺 能源要披上新衣
“给我3吨稻秸，还你1吨生物质炭，生产4吨炭基肥，外加2000方可燃气能源。”据潘根兴介绍，通过热裂解技术，稻秸和稻壳还能有效地转化为生物质碳，节能、环保。
这个口号让付兴国眼前一亮，作为传统石化龙头企业——北京三聚环保新材料股份有限公司的副总裁，付兴国正在为寻找替代传统化石能源的新循环产业方向犯愁。
2015年12月，冒着风雪，付兴国连夜从北京赶到南京，想要实地考察潘根兴说的这套新技术和新装备。
一个想着让新技术走出深闺，一个亟待给旧能源换上新衣，两人一拍即合，三个月不到的时间，付兴国就带着企业负责人来到南农大，双方签订校企战略合作协议，合作共建“三聚—南农”农业生物质绿色工程中心。
付兴国告诉记者，“1吨秸秆（回收）的成本是300多元，3吨是1000多元，但转化为生物质气、炭、液，1吨产值3000多元。”2016年，北京三聚环保新材料有限公司与南京农业大学全面合作，在石化行业协会的支持下，成立了秸秆生物质炭高效利用工程技术研究中心，提升开发了大型秸秆热解生物质炭化的配套生产系统，单台套年处理秸秆能力可达3-5万吨。
除了转化为生物质能源，近年来，双方聚焦于将生物炭与肥料结合，制成“炭基肥”，提供了农业部倡导的化肥绿色替代性路径，可有效减少10%-15%的化肥量，价格与市场上常见的复合肥相当，很受农户欢迎。
高校专注于提供技术支撑，企业则负责打通产业各个环节，2016年召开的农业部全国农村能源与生态环境工作会议上，潘根兴受邀作专题报告，“三聚-南农”模式开始被各地复制。2017年4月，来自东北、新疆、河南、山东、湖北和江苏等地近20家企业牵手南农大，合作兴建秸秆生物质企业，预计到2020年，年处理秸秆500万吨以上，产值达200多亿元。
打通“最后一公里” 农民致富、产品致优
解决了产品何处去的问题，秸秆生物质企业还关心秸秆从哪里来，怎么能常年保证其从田间地头走向工厂车间，其中的运输和储存会耗费大量的成本。
在淮安市淮阴区凌桥乡，这个淮北著名的大米之乡，夏收季节已经很难再见在拖拉机里晃悠处理秸秆，也难见成捆成捆的秸秆躺在田间地头，取而代之的是一台台大机器开到了田间地头，满载着秸秆被集中运往回收点，秸秆颗粒机吃进去的是秸秆，吐出来的则是手指粗细、成条状的秸秆颗粒。潘根兴说，这就是生物质产业原料化。
淮安联创秸秆合作社经理李永奇告诉记者，这是秸秆颗粒机，农户们将秸秆从田里收上来，在自家门口就能初加工。“这‘家伙’处理1吨秸秆都不用上几个小时，一天能处理10多吨秸秆。”
拉到了田间地头的秸秆处理机，不仅解决了秸秆运输和存储的问题，还带动了当地农户增收。“以往就靠拿35元一亩的（秸秆回收）补贴，现在将秸秆拉进颗粒机里‘滚’一下，一吨颗粒能卖500多，赚个两三百块！”村民朱海清说。
在田间设备的开发上，潘根兴团队致力于为不同规模的农田提供多样化的选择，他拿出了多种设备的图册告诉记者，这些是不同类型的热解碳化炉，它对于秸秆原料化的处理相对粗放，不需要加工成颗粒，只需简单的切割粉碎、省工省电，适合规模较大的家庭农场。这是牵引式可移动炭化机，可在田间完成作业，减少秸秆运输的成本，适合山西、河南等经济欠发达省份，真正解决了秸秆处理“最后一公里”的问题。
如今，与老百姓不断提升的餐桌需要相适应，炭基肥已从大田作物转向了特色果蔬。在安徽、辽宁、内蒙古等地投入大棚应用，减肥20%以上，直接提高收益30%左右，全国各地正在涌现一批像李凤雷一样、尝到了“甜头”的新型农业经营主体。
潘根兴说，减化肥、提品质、重安全，是团队近年来努力的方向，不仅将秸秆变成炭基肥，同时带动生产更多的优质农产品，这才是生态农业的必由之路。
从“引智”到“输出” 新技术领跑世界
据了解，如何增进土壤中的有机质含量和稳定性一直是国际土壤研究的热点，而如何将秸秆有效地转化为有机质、并回归农田是世界性的技术前沿。2010年-2015年，潘根兴教授团队聘请了国际生物质炭权威专家作为团队兼职教授，指导生物质炭的研究及技术发展。如今，通过集成创新，团队已经从当初的“引智”走向了“输出”。
“中国已经领跑世界生物炭技术”，在2015年召开的全球生物质炭项目启动会上，法国大自然保护国际基金会主席Guy Reinauld这样评价。同一年，潘根兴团队还介入了联合国全球生物质炭项目，并承担了首期对参与国的技术培训。至今，潘根兴教授的团队举办了3期国际生物质炭培训，也承担了我国政府 “亚专”对东南亚国家的秸秆生物质炭绿色农业技术培训推广。
“绿色发展”的理念被认为应该贯彻“三农”工作的始终。南京农业大学副校长丁艳锋认为，提倡绿色生产，实际上是通过提高资源利用率，摆脱过去过度依赖资源消耗促进“量”的发展，转向更加注重满足“质”的需求。南京农业大学近年来致力于“激活”农业废弃物等“错放的资源”，从产学研合作出发，积极探索“科学研究——技术发展——农业应用产业化”一体化发展的创新驱动路径。