基本信息

第一作者姓名：史仪

性别：女

民族：汉族

第一作者学校：北京师范大学附属实验中学

第一作者人所在年级：初中三年级

第一作者人所在年级：

性别：

民族：

第二作者人所在学校：

第二作者人所在年级：

辅导教师姓名：方秀琳

作品摘要

*结构组成：

第一部分引言提出本实验提出的背景；

第二部分提出了所选实验树种的原因；

第三部分通过CO2的排放试验得出全国凋落叶CO2排放总量；

第四部分通过生物焦制备实验得出生物焦固化合适的温度；

第五部分结果与分析得出通过生物焦可以固化凋落叶中C元素，可以较少50%的凋落叶自然产生CO2的排放；

第六部分结论与创新点提出通过生物焦固化CO2是可行的同时提出相关建议；

第七部分是实验参考的文献综述。

*主要特征：

本研究关注到了环境保护这一大主题，以植物凋落叶为研究对象，关注了植物凋落叶转化为难以氧化分解的生物焦从而达到降低CO2的目的：一是在研究中发现，植物自然分解大量CO2，若在不影响环境的前提下干预，具有非常大的空间减缓CO2的排放；二是对于我们将含碳物质转为难以氧化分解的生物焦这一理念，可以用于节能减排的多个领域。若在能源和环境允许的条件下，会更大规模地降低CO2的排放。

*主要用途：

中国“富煤少油贫气”的能源结构特征在短时间内无法采用“一刀切”的方法利用风能、光能等新能源代替传统化石能源。因此，若能有效控制其他方面的CO2排放源，无疑可以在保证能源结构有序升级的同时，有效降低CO2排放。虽然人类的生产活动会产生大量CO2，但植物枯萎、凋落等过程同样会产生大量CO2，通过固化凋落叶中的碳元素，使其变为不易被分解的生物焦，可以显著减小短期内植物分解产生CO2的量。

*创新点：

一是提出了将落叶转化为生物焦从而降低二氧化碳排放的方法；

二是以杨树作为典型树种选取杨树叶进行了实验，通过生物焦实验证明了这一方法的可行性，并分析了400℃是较为适宜的热解温度；

三是根据实验树种CO2排放实验与生物焦实验结果估算了这一方法推广后的减排潜力。

作品说明

*创意设想：

*提出的问题和要解决的问题：

大气中CO2浓度与全球变暖密切相关，降低CO2排放、早日实现“碳中和”可以为控制气候变化做出贡献，按照2060年实现“碳中和”考虑，中国需减排110亿吨CO2。人类的生产活动会产生大量CO2，其中植物的凋落叶氧化分解产生的CO2占植物分解产生的主要部分，如果对这部分进行干预，通过固化凋落叶中的碳元素，使其变为不易被分解的生物焦，可以显著减小短期内植物分解产生CO2的量。

研究问题的原因和意义：

人类的生产活动会产生大量CO2，但植物枯萎、凋落等过程同样会产生大量CO2，在不影响环境的前提下，通过人为焦化凋落叶减缓CO2排放。在秋季大量凋落叶的产生的季节，也是北方风力发电和光伏发电等清洁能源因负荷原因导致弃风、弃光严重阶段，若利用风、光清洁能源对落叶中的碳进行焦化固化，在加大了清洁能源的使用效在加大了清洁能源的使用效率的同时，减少了向大气中排放CO2。

*实现构思：

本项目从现实生活中的实际问题出发，致力于降低温室气体的排放量：一是根据凋落叶的水分与元素分析实验，若阔叶林全部按照杨树进行测算，可计算出我国凋落叶每年将向大气排放CO2 0.72亿吨；二是根据凋落叶的热解实验与生物焦的氧化实验，综合生物焦的收率和氧化难度考虑，400℃的热解温度较为适宜；三是经过估计，到碳中和的2060年，400℃的热解制备得到的生物焦可以降低约50%的凋落叶分解导致的CO2排放。

*科学原理：

一是利用水分及元素分析实验得出凋落叶中C元素的含量；二是利用热解实验得出凋落叶在不同的温度下通过质量的变化计算出生物焦的收率ychar;三是利用红外光谱测试中利用生物焦中不同化学键红外光谱的不同波数的原理，测试出对不同温度下得出相应生物焦的稳定性的强弱;四是通过热天平实验中利用样品转化50 %质量时对应的温度T0.5表示样品的抗氧化性能的原理得得出不同温度下热解实验的生物焦抗氧化能力高低。 

*优点：

提出了将落叶转化为生物焦从而降低二氧化碳排放的方法。由于风电和光伏发电的波动特性，秋季是北方风力发电和光伏发电的高峰时期，由于负荷原因导致弃风、弃光现象严重，若在秋季利用风、光清洁能源对落叶中的碳进行焦化固化，在加大清洁能源的使用效率的同时，减少了向大气中排放CO2，另一方面，对于我们将含碳物质转为难以氧化分解的生物焦这一理念，可以用于节能减排的多个领域，助力国家“碳达峰”“碳中和”目标的实现。

创意图片