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“廢棄秸稈處理技術”獲重大突破,國臺聯合科研解決酒業生態難題

2025-03-11 18:12

“秸稈利用是一個挑戰,中外科學家都在努力,本次項目獲得了技術突破,對于打通產業鏈,起到了很好的示范。”

“將該技術用于高粱秸稈、廢稻殼等釀酒業廢棄物料處理,能夠改變長期以來釀酒業廢物循環利用的難題,解決釀酒業生態難題。”

3月9日,由深圳中農秸美科技股份有限公司、天津科技大學、齊魯工業大學、宿州中農秸美科技有限公司等共同完成的“秸稈木質纖維素生物酶解聚三組分分離技術及成套裝備研發與應用”項目通過了由中國輕工業聯合會組織的科研成果鑒定。

技術水平:國際領先

鑒定委員會專家一致認為,該項目技術路線創新性強,裝備集成度高,在秸稈資源全組分高效分離與高值轉化領域達到國際領先水平,為我國生物質化工產業升級提供了重要技術支撐。

該項目由天津科技大學路福平教授作科研匯報。項目負責人深圳中農秸美科技股份有限公司總經理臧立華介紹,項目由天津科技大學路福平教授團隊共同完成。項目以酶催化技術替代傳統化學及物理處理技術,通過自主創制高性能核心酶,突破了木質纖維素秸稈解聚酶的分子設計與酶制劑智造及產業應用的瓶頸,提高了秸稈利用率、減少了秸稈焚燒量和化學試劑使用量,減少了污染物排放,實現了資源的循環利用,達到經濟效益和生態效益的雙贏。

專家表示,項目團隊通過多年研究,突破了關鍵酶解技術,解決了利用生物酶酶解技術在秸稈組分分離的世界性難題。

據了解,該科研項目根據木質纖維素秸稈的結構特點及酶分子的屬性,形成了不同的組合酶解聚體系,根據不同工藝經過酶催化反應后,產品質量優于國家標準中各項技術指標,企業效率明顯增加。

此外,該科研項目首次完成了年利用一萬噸秸稈原料三組分分離的產業化試驗生產線,實現了由實驗室研究到產業水平原創技術“0到1”的突破,擁有木質纖維素秸稈組分解聚創新酶和酶催化反應器的完全自主研發的知識產權。與傳統化學生產工藝比較,該產業化試驗線的能源(蒸汽、電)消耗降低70%以上,節水80%以上,原料利用率近100%。

鑒定委員會專家一致認為,該科研項目在新型木質纖維素降解酶創制、新型成套酶解反應裝備研制、酶解工藝及設備的萬噸級產業化驗證等三大方面實現了核心創新。通過“酶-裝備-工藝”全鏈條創新,該科研項目解決了秸稈利用中組分拆解不充分、產品附加值低的行業痛點。中國輕工業聯合會評價稱,該項目成果“為生物質精煉提供了中國方案,對實現‘雙碳’目標具有戰略意義”。

鑒定委員會主任、中國工程院院士、江南大學原校長陳堅對該項目給予高度評價:“該項目立足國家發展的重大需求,破解資源與產業‘卡脖子’難題,推動綠色低碳循環發展,實現資源循環利用,發展新質生產力具有重大意義,是一個樣板,具有示范效應和引領作用。從工業角度,要實現高水平科技的自立自強,第一是要產業的自主可控,本次項目的意義對于替代國外木漿進口,降低污染等都具有重大經濟價值和社會價值。”

“技術創新與多領域協同是破局酶的成本問題的關鍵。”陳堅指出,隨著生物制劑的發展和酶工程科技的發展,目前已經能研發出更多更好的酶。通過多領域的交叉合作,包括聯合裝備制造企業等,搭建產業鏈、資本鏈和價值鏈。裝備在酶解技術上是關鍵的一環,如何結合好,推動整體技術進步,要用工程思維去完善項目推進理念體系,打造國家樣板力量。

陳堅表示,項目要進一步擴大應用場景,要融合國家發展戰略、國家生態的大產業集群之中,著力于解決工業生產問題,打通包括裝備和工藝生產,形成完整的生態產業鏈。

中國科學院天津工業生物技術研究所副所長孫際賓指出:“如果能做高端的木漿代替,不僅能更好地利用秸稈,還解決進口的依賴性。整體原料吃干榨盡,沒有廢棄物,都是有價值,商業化是非常有前景。天士力及國臺酒業憑借自身優勢,將對推動該技術實現規模化生產和全產業鏈的智能化改造起到重要作用。”

深圳中農秸美科技股份有限公司運用合成生物學研發的高活性生物酶高效酶解糧食秸稈技術,解決了對農作物秸稈科學利用的世界性技術難題。為農業糧食秸稈綠色利用、高質量利用提供了新技術,為中國農業糧食秸稈高水平發展開創了新途徑,為市場提供了全套擁有自主知識產權的解決方案。

多重效益:“秸”盡所能

農業產物,一半在籽實,一半在秸稈。然而,同樣是資源,籽實被人們視若珍寶,秸稈卻常常被丟棄。目前,我國秸稈理論資源量為9.77億噸,可收集資源量7.37億噸,秸稈資源豐富。當前,秸稈主要采用還田、發電、壓板、有機肥等方式利用,存在經濟效益低、工業原料化污染嚴重、能耗高、水耗大等問題,因此,以酶催化技術替代傳統化學及物理處理技術,已成為實現秸稈綠色利用與高效清潔生產的重要途徑。

如何把秸稈更好地利用起來?有專家稱:木質纖維素是秸稈等農林廢棄物的核心組分,其高值化利用的關鍵在于纖維素、半纖維素和木質素(三素)的高效分離。然而,傳統工藝因組分分離效率低、木質素易縮合等問題,導致資源浪費嚴重,所以,秸稈利用方式必須實現綠色轉型。

該科研項目經過一系列酶催化反應,最終可以將秸稈轉化為纖維產品、黃腐酸等產品。黃腐酸是一種有機質,施入田中,可以抑制雜草萌發,同時促進農作物生長,有增產的效果。而纖維產品——木漿,一直是工業生產的重要原材料。

有行業人士稱,造紙行業是重要基礎原材料產業,但是,我國造紙工業卻面臨嚴重的木漿短缺問題。由于國內森林資源有限,中國國內的木漿生產自給率較低,對進口的依賴程度一直較高,海外巨頭掌握定價權。

因此,對于木漿生產領域,農業剩余物的利用是重要方向。該科研項目通過酶催化反應,最終可以將秸稈轉化為纖維產品,不僅有助于解決秸稈經濟效益低、污染等問題,而且對于國家經濟安全和科技自立自強有重要而深遠的意義。

通過多年的技術攻關,深圳中農秸美科技股份有限公司在秸稈利用方面取得重大突破。該公司有關負責人表示,麥草、稻草、棉花、玉米等植物秸稈的三個組成部分(纖維、半纖維素糖和木質素)能夠高效實現分離。工藝全部采用生物酶解技術,不使用化學品,產品中無化學殘留。生產過程采用清潔生產工藝,為國家大力推行的綠色生物制造技術,無黑液產生,符合國家環保要求。

從環境效益看,首先是減少秸稈利用污染。項目成果可有效提高秸稈利用率,減少秸稈焚燒量,減少化學試劑使用量,減少污染物排放。其次是促進資源循環利用。秸稈木質纖維素分離產物可用于生產生物基纖維的下游產品,實現資源的循環利用,推動可持續發展。同時,分離后的酶解液作為有機肥代,促進農業增產增收,實現生態效益和經濟效益的雙贏。

從社會發展效益看,一方面,項目實施帶動農村秸稈收集、運輸等產業發展,促進農村經濟發展和鄉村振興推動農村可持續發展。另一方面,項目成果推動生物質資源綜合利用產業技術升級提高產業整體競爭力,為實現國家“雙碳”目標和可持續發展戰略提供有力支撐,具有重要的社會意義和戰略價值.

據了解,該技術從科研想法到最終實現產業化,累計經歷了十余年的艱苦實驗。其中,作為深圳中農秸美科技公司戰略合作伙伴,天士力集團及國臺數智酒業集團為推動科研項目從實驗室走入萬噸規模提供了重要助力,協助科研項目組完善了產業化設計方案。

深圳中農秸美科技股份有限公司董事長陳曉紅表示,該項目有三重效益,一是減碳效果顯著,以綠色低碳的生物酶技術替代傳統的高溫強堿蒸煮工藝技術,碳減排績效效果顯著。二是進口替代,節約外匯。該項技術的產品之一生物基纖維,可替代闊葉木漿,降低木漿進口,減少外匯使用。三是有機肥替代化肥。工藝中可生產生物基纖維占秸稈重量的60%以上和可溶性黃腐酸有機肥占30%以上,為有機肥替代化肥找到一條有效的途徑。

向“黔”而行:“秸”能增效

國發【2022】2號文件指出:“發揮赤水河流域醬香型白酒原產地和主產區優勢,建設全國重要的白酒生產基地。”這為貴州白酒產業高質量發展指明了方向和路徑。

作為茅臺鎮第二大釀酒企業,國臺數智酒業集團主動出擊,積極作為。據悉,天士力集團、國臺數智酒業集團與深圳中農秸美科技股份有限公司達成戰略合作,對醬香酒釀造專用的紅纓子糯高梁秸稈、大曲發酵中的廢稻草,也進行了立項研發,并取得研究成果,有望解決釀酒業廢物循環利用的難題,解決釀酒產業的生態難題。

2025年貴州省政府工作報告部署了今年的重點工作。在扎實推進鄉村全面振興板塊,提出“加大農業廢棄物資源化利用,畜禽糞污資源化利用率、秸稈綜合利用率分別穩定在80%、86%以上。”

以高梁秸稈為例,此項技術的應用,可謂是大有可為。據遵義市紅粱產業協會公布的數據,遵義全市常年可保障種植的高粱土地面積200萬畝。其中,按照有機生產休耕輪作要求,每年可供種植的有機高粱面積100萬畝。

有資料顯示,紅纓子高粱可估算出畝產秸稈的重量大約為1.5噸。按照此數據計算,遵義每年可產秸稈重量約為150萬噸。當然,還有麥秸稈、稻草秸稈、玉米秸稈等產量,如此項技術能得以推廣,市場前景可觀。?如應用在農業領域,將進一步助力農民增收和鄉村振興。

同樣,在工業領域的白酒釀造,該技術的也將發揮著重要作用。有行業人士說,醬酒釀造中,存在酒糟粘度高分解難,以及高粱秸稈、廢稻殼無法進行自然處理等問題。該技術對高粱秸稈、廢稻殼實現了全組分利用,進行酶法稻殼分離技術、紙漿和精細飼料生產,通過變廢為寶,改變了長期以來釀酒業廢物循環利用的難題,解決釀酒業的環境污染難題。

更值得一提的是,秸稈變紙漿技術取得突破,也會對造紙業發展提供強大的技術支撐。結合貴州白酒產業包裝配套,也可做足文章。數據顯示,近年來,貴州已擁有多個白酒包裝配套產業園,省內包裝配套率快速增加,穩定在80%左右,白酒包裝產值上百億元。

有行業人士稱,酒類包裝需大量木漿,在貴州引進秸稈木質纖維素生物酶技術,有望提升貴州在酒類包材生產原料方面的技術話語權,提升產業鏈自主可控性。此外,紙漿本地化生產可降低物流成本,助力貴州打造釀酒配套產業。

長期以來,國臺切實將ESG管理要求融入經營全過程,將綠色智能釀造納入企業發展戰略,持續完善環境保護管理體系,確保各類污染物達標排放,以智能釀造創新推動產業集約、綠色、可持續發展。十四五期間,國臺計劃通過智能釀造創新推進節能減排,提升資源綜合利用率,使單位產品二氧化碳排放量相比傳統釀造模式降低8%以上。

而天士力集團、國臺數智酒業集團與深圳中農秸美科技股份有限公司的深入合作,將進一步解決釀酒產業的生態的難題。

天士力創始人、國臺數智酒業集團榮譽董事長閆希軍表示,相信國內科研及產業界將以此次鑒定為起點,在中國農業現代化建設中,在農業廢棄物糧食秸稈變廢為寶、資源再生循環、秸稈高質量高效能利用上,貢獻新的力量。試驗生產線如果全國推廣,與上下游形成產業鏈,結合成生態產業園區,將為中國農業創造巨大社會效益和經濟效益。

據了解,該科研項目下一步將繼續規劃發展,使下游產業價值更高,形成高價值產業鏈服務社會。首先,科研項目將進一步為工藝制定數字化標準,推動車間生產進一步完善,實現智能化、產業化,為未來制定統一的國家標準提供參照;其次,科研項目將進一步抓好全局性規劃,形成封閉式的生態型、單元化的產業園式的產業模式,從源頭入場到關鍵酶解技術到下游產品,形成三大產業,讓農業高附加值技術真正實現產業化發展,推動農業產業進位升級。

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