废弃生物质的热化学处理技术正受到广泛关注，氢气作为一种高品位洁净能源，是生物质热化学处理的重要产物之一。宁波诺丁汉大学高级研究员吴韬指出：“利用工农业生产过程中产生的生物质残余物，在较为温和的条件下高效、经济地制备氢气，是实现生物质残渣高值化利用的主要手段之一，具有极高的工程价值。”

能效高于其他制氢路线

氢是一种新型替代能源，利用废弃生物质制氢不仅可实现CO2零排放，解决化石燃料短缺及温室效应问题，还能避免废弃物本身的无害化处理难题。吴韬介绍：“在能源转化效率方面，50%的废弃生物质热量可转化为氢气，高于其他制氢技术路线。”美国技术经济评价表明，生物质制备燃料乙醇的一次性投资较小，而热化转化制氢的投入较大，但运行成本优势明显，当前问题在于降低设备投资。目前美国生物质制氢成本约为6美元/加仑，下一步目标是降低50%。

制氢方法多样。电解水可大规模制氢，但耗电量大，甚至超过燃烧氢气产生的热量。矿物燃料制氢如天然气催化蒸汽重整表现较好，但原料不可再生且污染环境。废弃生物质作为可持续原料，虽能量密度低、分布分散，但利用潜力巨大。

生物油气化产氢的探索

科学家正探索利用可再生废弃生物质制氢，生物质热解耦合催化重整技术是一种有前景的方法。过程包括：将生物质快速裂解转化为热值约22MJ/kg的生物油（含酚、醛、酸等），再用水蒸气催化重整制备以氢气和一氧化碳为主的合成气。热解产生的残碳和可燃气体可燃烧为热解过程供能。

初步测算，以木屑为原料，100克生物油可产氢超过17克。相比石脑油和天然气原料900℃～1100℃的转化温度，生物油气化产氢的裂解温度仅为650℃～850℃，降低了能耗。吴韬表示：“通过热解耦合催化重整技术将生物质转化为易存储、易运输、能量密度高的生物油，是实现生物质高效大规模利用的主要途径之一。”

该技术路线最早由美国可再生能源国家实验室于1993年提出，此后全球学者开展了大量研究。美国科学家还开发了小型移动式车载装备，用于废弃生物质的小规模分散处理。国内吴韬课题组也取得了进展。

催化剂改进是研究重点

吴韬认为，与流化床气化、固定床制氢等现有技术相比，生物质热解耦合催化重整制氢无需空气分离装置，降低了成本，提高了经济性；所得氢气和合成气热值更高，经济效益更好；对原料依赖性小，可处理各类废弃生物质。他强调：“当前需要在技术可靠性和经济性方面进一步验证完善，同时开发高效催化技术。”

吴韬课题组以木屑、秸秆等为原料制氢。研究表明，不同生物质原料的反应差别不大，均为先制生物油再制氢的两步过程。热解技术已较成熟，但生物油含氧量高，处理难度大，对重整催化剂构成挑战。国内外研究证实，不同催化剂所得产物有差异。

他指出，催化剂研究的重点在于活性、选择性，工业化还涉及寿命和再生问题，虽已开展大量工作，但重要突破不多。此外，制氢反应器的研究也很重要，主要集中在水相和气相两方面，水相反应器开发较多，但气相反应器能量转化效率更高，值得投入精力。