竹质生物质颗粒的评估：粘合剂类型与竹龄对颗粒质量和性能的影响

把生长迅速的禾本科植物变成清洁燃料

竹子常因其美观与生长迅速而被赞誉，但它同样可以成为追求更清洁、更经济能源的重要资源。该研究探讨了如何将通常价值较低的竹屑，利用由农业和林业残余物制成的天然粘合剂压制成小而致密的燃料颗粒。通过仔细测试粘合剂种类和竹龄对颗粒质量的影响，研究人员展示了一种将当地植物废料转化为可靠家庭与工业燃料的实用途径。

为何竹子颗粒很重要

印度是全球竹资源大国之一，每年生长数百万吨竹子，尤以西高止山脉和维达尔巴等地区为甚。然而，许多来自农场和加工厂的竹子剩余物并未得到有效利用。散烧生物质会产生烟尘、难以储存且运输成本高，因为其体积大且含水高。将这些材料压制成颗粒可以同时解决许多问题：燃料变得更为致密、干燥、易于搬运并能更均匀地燃烧。研究以广泛栽培的竹种Bambusa balcooa为对象，探讨在保持低成本并利用农村社区已有材料的前提下，如何制得最佳颗粒。

从竹茎到颗粒

研究团队采集了一年、二年和三年生的竹茎，进行风干并研磨成细屑。随后将这些竹屑与不同的天然粘合剂混合：脱油的沙树（sal）、苦楝科（karanj）和马胡瓦（mahua）种子榨油后的饼粕，以及米糠，亦测试了这些材料的混合物。这些饼粕是榨油后的副产物，常被视为废弃物或只限于少量用途，因为部分含有天然毒性物质。然而在制粒过程中，其蛋白质、残留油脂和淀粉有助于颗粒在压力下粘结与压实。研究者使用小型制粒机生产圆柱形颗粒，并测量了其尺寸、密度、强度及燃烧特性。

好颗粒的判定标准

为评判质量，科学家们关注了几个简单但有指示性的特性。较重、较致密且能在水中沉底的颗粒通常强度高，在搬运和运输过程中不易碎裂。颗粒还需在水分、灰分（不可燃残余）、热解时释放的挥发性气体与提供持久热量的固定碳之间达到恰当平衡。研究发现，某些粘合剂混合物，尤其是马胡瓦与苦楝或沙饼粕的组合，能得到高密度、高固定碳且耐久性强的颗粒。单用米糠会增加灰分并降低部分能量性质，而单用沙树饼粕则能制得在振动试验中破损极少的特别结实的颗粒。

竹龄如何改变性能

竹茎的年龄也影响颗粒性能。随着竹龄从一岁到三岁增长，竹屑自然变得更干燥，灰分减少且能量含量略有提高。由二年生竹子制成的颗粒显示出最高的颗粒密度和相对较快的燃烧速度，而三年生竹子则给出最高的总体发热值和热释放速率。较嫩的竹子倾向产生更多挥发物和较高的固定碳，导致火焰更旺、燃烧持续性好，但每克能量略低于成熟茎秆。重要的是，所有年龄组在与合适的粘合剂结合时，都能生产出通过基本质量测试（如在水中沉底并能承受机械搬运）的颗粒。

成本、收益与日常影响

除了实验室数据外，研究还评估了竹子颗粒对农民和小型企业是否具有经济可行性。考虑到原竹价格、粉碎、粘合剂材料、制粒、储存与劳动力，生产成本约为每公斤10到10.5印度卢比，而市场售价约为每公斤14卢比。这留下了适度但真实的利润空间，并伴随利用废弃物带来的环境收益，减少对采伐取薪柴的压力。简而言之，研究表明，选择合适的粘合剂和竹龄，农村社区可以将当地植物残余物转化为坚固、清洁燃烧的燃料，帮助满足能源需求，同时减少烟雾、浪费和森林砍伐。

引用: Ilorkar, V.M., Raut, P.D., Nimbarte, S.R. et al. Evaluation of bamboo biomass pellets: impact of binder type and age of bamboo on pellet quality and performance. Sci Rep 16, 12903 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40368-y

关键词: 竹子颗粒, 生物能源, 生物质燃料, 可再生能源, 农业残余物