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一、項目分類 顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡介 南開大學（天津市生物質(zhì)類固廢資源化技術(shù)工程中心）的“生物質(zhì)固廢資源化技術(shù)研發(fā)及應用”項目屬于生物質(zhì)固體廢棄物處理處置領(lǐng)域（環(huán)境保護專業(yè)）。該項目成果經(jīng)天津市科學技術(shù)評價中心組織的以院士為主任的鑒定委員會鑒定，結(jié)論是“該項目達到國際領(lǐng)先水平”。 1、主要研究內(nèi)容 （1）開發(fā)了可降解生物質(zhì)固廢（園林綠化垃圾、秸稈、禽畜糞便等）的微生物菌劑和除臭技術(shù)，可將生物質(zhì)固廢在5-10天內(nèi)快速轉(zhuǎn)化為復合微生物有機肥，其各項指標均達到或優(yōu)于國家農(nóng)業(yè)部標準（NY525-2012、NY884-2012）。 （2）研發(fā)的酵母菌劑能有效利用玉米芯、秸稈等農(nóng)業(yè)固廢，通過生物發(fā)酵技術(shù)提高了飼料中蛋白含量并改善飼料適口性。 （3）開發(fā)了能在6小時內(nèi)將廚余垃圾減量化80%以上的無臭降解技術(shù)，該技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。 （4）開發(fā)了新型設(shè)施化蚯蚓養(yǎng)殖技術(shù)及裝置，有效提高蚯蚓養(yǎng)殖效率，提高蚯蚓品質(zhì)，降低人力成本。 （5）設(shè)計功能化離子液體用于提取秸稈、園林綠化垃圾等生物質(zhì)固廢中纖維素，以及離子液體催化水解纖維素生產(chǎn)化工基礎(chǔ)原料5-羥甲基糠醛。 （6）研發(fā)了多種基于生物質(zhì)的防結(jié)焦、防結(jié)渣添加劑和清潔燃料，開發(fā)了生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)，有效降低 SO2的排放。 （7）根據(jù)微生物降解菌群及酵母菌群的生長、代謝特征，開發(fā)了基于太陽能技術(shù)的生物反應裝置，大幅提升了資源利用效率。 2、經(jīng)濟社會效益 本項目以生物質(zhì)固廢為原料，開發(fā)了有機肥生產(chǎn)技術(shù)、飼料生產(chǎn)技術(shù)、高效纖維素提取技術(shù)、綠色5-羥甲基糠醛合成技術(shù)。本項目的核心技術(shù)已被天津、山東、江蘇、深圳等省市14家企業(yè)應用，近三年累計銷售收入1.03億元。 本項目的實施，對區(qū)域的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)示范和節(jié)能減排起到了積極的推動作用。

糠醛來源于自然界的C5糖，是已大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的生物質(zhì)基化工產(chǎn)品，其原料來源是農(nóng)業(yè)和林業(yè)的廢料，包括玉米芯、稻殼、木材廢料等。由于這些可再生資源數(shù)量非常龐大，且其綜合利用不與人類競爭糧食，通過它們生產(chǎn)糠醛，進而發(fā)展生物質(zhì)糠醛基化工產(chǎn)品具有非常大的潛力。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 隨著碳中和概念的提出，生物基材料，乃至生物基可降解材料，憑借其良好的環(huán)保特性而受到人們的廣泛關(guān)注。糠醛來源于自然界的C5糖，是已大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的生物質(zhì)基化工產(chǎn)品，其原料來源是農(nóng)業(yè)和林業(yè)的廢料，包括玉米芯、稻殼、木材廢料等。由于這些可再生資源數(shù)量非常龐大，且其綜合利用不與人類競爭糧食，通過它們生產(chǎn)糠醛，進而發(fā)展生物質(zhì)糠醛基化工產(chǎn)品具有非常大的潛力。關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于糠醛是單官能團化的化合物，在聚合物工業(yè)中難以發(fā)揮重要作用，因此盡管其生產(chǎn)原料廣泛、工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)成熟，但市場容量非常有限，嚴重限制了以糠醛為基礎(chǔ)原料的聚合物工業(yè)應用。

項目的背景及主要用途： 真菌疏水蛋白是由絲狀真菌在生長的特定時期分泌的一類具有特殊理化性質(zhì)的分泌型的小分子量、疏水性蛋白質(zhì)，它們可以通過自我裝配在兩相界面形成兩親性蛋白膜，改變介質(zhì)表面的親水性和疏水性，是已知表面活性最高的蛋白之一，有著很高的理論價值和應用價值。 真菌疏水蛋白是純天然生物提取制品，無毒害，無污染；耐酸堿，抗相變能力強。自我裝配形成有活性的蛋白膜，具有良好的熱穩(wěn)定性和透氣不透水性。由于它的特性，使得它具有眾多優(yōu)點：（1）自

微生物菌制劑處理禽畜糞便，使禽畜糞便無臭味，進一步把大分子有機物發(fā)酵降解為小分子有機物，使植物更容易吸收利用。在高溫發(fā)酵階段溫度可達60～70℃，經(jīng)過發(fā)酵處理的雞糞變?yōu)闊o病毒、無蟲卵、無害蟲的衛(wèi)生肥料。變臭糞為綠色食品生產(chǎn)的上等肥料，既改善環(huán)境又增加了有機肥資源。特別適合養(yǎng)雞戶多的縣，或者大的養(yǎng)雞廠，具有很高的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益。微生物菌制劑凈化養(yǎng)殖水，也可以凈化景觀用水，比如旅游地的湖泊、水庫、河流受到污染，或者城市公園的水富營養(yǎng)化等都可以用本菌制劑治理，達到污水變清、保護水資源的

該研究集中于探索發(fā)酵肉制品中生物胺的檢測、主要來源以及控制措施。研究建立了用液相色譜檢測常見生物胺的方法。研究還發(fā)現(xiàn)，在肉制品發(fā)酵成熟階段存在于其中的生物胺產(chǎn)生菌是生物胺的“主要貢獻者”，通過添加發(fā)酵劑可以有效控制發(fā)酵肉質(zhì)品種生物胺的產(chǎn)生。研究結(jié)果為肉制品生產(chǎn)者控制生物胺的產(chǎn)生提供了有效的方法。

人類在發(fā)展過程中目前面臨能源危機和環(huán)境污染雙重壓力。在能源消費方面，目前世界能源消耗91%的是一次性礦物燃料能源，但礦物燃料是有限的，不可能成為人類的永久性能源。因此尋找可替代化石能源的新能源是人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。 據(jù)估計，全世界每年由光合作用而固定的碳達2×1011 噸，含能量達3×1018 千焦，可開發(fā)的能源約相當于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物質(zhì)約為1700 億噸，而目前將其作為能源來利用的僅為13 億噸，約占其總產(chǎn)量的0.76％，生物質(zhì)資源開發(fā)利用潛力巨大。據(jù)測算，我國擁有的生物質(zhì)能資源為50 億噸左右，是我國目前總能耗的4 倍左右[5]。生物質(zhì)資源雖然豐富，但由于保存和轉(zhuǎn)化的技術(shù)落后導致生物質(zhì)資源浪費嚴重，如秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在田間焚燒，林業(yè)產(chǎn)品加工產(chǎn)生的木屑、鋸末等被直接丟棄，食品加工的殼、皮等被當作垃圾填埋，這不僅污染了環(huán)境，還造成了生物質(zhì)資源的巨大浪費 利用生物質(zhì)制備炭材料，在能源領(lǐng)域利用可以直接作為燃料使用，可以避免生物質(zhì)原料本身能量密度低、體積龐大難于運輸?shù)缺锥耍瑫r相對于燃煤可以減少硫排放，從而減少對環(huán)境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的場合才使用，目前生物質(zhì)炭在能源方面主要作為高端的燃料電池正極材料。另一方面生物質(zhì)炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面積、發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)以及較好的化學穩(wěn)定性和機械強度，在環(huán)保領(lǐng)域?qū)χ亟饘倭己玫奈叫阅埽虼藢χ亟饘購U水處理及土壤恢復與改良具有巨大的應用潛力[8-14]。 由于傳統(tǒng)工藝制造活性炭成本高，因此限制了其應用范圍。如何最大限度降低制造成本是科研工作必須努力的方向。 生物質(zhì)炭的制備方法主要分為：熱分解法，微波炭化法，水熱炭化法。熱分解炭化法是目前制備生物質(zhì)炭的主要方法，熱分解制備生物質(zhì)炭是在隔絕空氣條件下生物質(zhì)的高溫裂解成炭，一般需要炭化與活化兩個過程且二者可分步或同步進行。首先炭化過程是在300 –1000 0C下使生物質(zhì)中分子鏈中C-O、C-C鍵斷裂成炭，隨著溫度的升高, 生物質(zhì)炭的產(chǎn)量降低, 含碳量逐漸增加。活化的目的是利用氣體或化學物質(zhì)改變炭化料的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 擴大孔體積, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸氣、空氣、CO2進行活化；化學活化則采用化學物質(zhì)如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物質(zhì)炭產(chǎn)品。熱分解法的缺點在于反應時間長，反應耗能大，傳熱效率低和反應原料加熱不均勻等。微波炭化法則是通過被加熱體內(nèi)部偶極分子的高頻往復運動，使分子間相互碰撞產(chǎn)生大量摩擦熱量，繼而使物料內(nèi)外部同時快速均勻升溫從而達到裂解及炭化的目的。微波加熱具有操作簡單、升溫速率快、反應效率高、可選擇性均勻加熱等優(yōu)點。生物質(zhì)通過微波炭化處理其活性炭得率較高(一般達到40%左右)且表面積大。但微波炭化的不足在于物料的反應溫度不能精確控制，過量的微波輻射將對人體健康有損害且工業(yè)化放大過程比較困難。水熱炭化法是在一定溫度(一般200 ℃)和壓強（下將水熱反應釜內(nèi)的生物質(zhì)( 碳水化合物、有機分子和廢棄生物質(zhì)等) 、催化劑和水進行加熱，實現(xiàn)對生物質(zhì)炭化的過程。水熱炭化一般制得的生物質(zhì)表面積小一般500m2/g以下，同時反應時間長，因此生產(chǎn)成本較高。 總之制備生物質(zhì)炭材料具有豐富的原料來源，同時在能源及環(huán)境方面具有廣闊的應用前景，尤其在重金屬污染治理及土壤恢復及改良前景更為廣闊。但目前生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為炭流程長，分解溫度高，造成生產(chǎn)成本高而致使生物質(zhì)的利用率低。如何更高效、成本更低廉實現(xiàn)生物質(zhì)的炭轉(zhuǎn)化，無論對于人類能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化及環(huán)境保護均有十分重要的現(xiàn)實意義。 本項目提出了一種酸催化裂解炭化生物質(zhì)原料的方法，采用酸催化直接將生物質(zhì)分解及炭化，并在低溫下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 過程，吸收炭化及活化過程蒸發(fā)的酸及液態(tài)有機物，酸進行循環(huán)利用，實現(xiàn)生物質(zhì)炭材料綠色制備。由此可以制備出生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上，得率達到50%以上，從而降低生物質(zhì)炭的制造成本，拓寬其應用范圍。二．技術(shù)路線酸催化生產(chǎn)技術(shù)路線見下圖，生物質(zhì)粉碎后，采用一定酸浸濕潤，干燥后進行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷卻，炭化活化過程進行酸回收并返回使用，炭化完全后冷卻，加粘結(jié)劑壓塊便得到生物質(zhì)炭。  圖1 酸催化制備生物質(zhì)炭工藝流程三．技術(shù)開發(fā)內(nèi)容及指標技術(shù)開發(fā)內(nèi)容生物質(zhì)原料的篩選及酸種類的篩選溫度、時間工藝參數(shù)的優(yōu)化；粘結(jié)劑的選擇與添加工藝確定日處理1噸中試放大設(shè)備選擇與設(shè)計；技術(shù)指標生物質(zhì)炭得率大于50%；生物質(zhì)炭的碳含量高于80%；生物質(zhì)炭燃燒后的灰分小于5%；生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上。四．經(jīng)濟效益初步分析生物質(zhì)炭售價按3000元/噸計算，原材料及處理成本約1500元/噸；按年生產(chǎn)1萬噸計算，年效益為=（3000-1500）x10000=1500萬元。 本項目作為生物質(zhì)炭新工藝相對于傳統(tǒng)工藝，大幅度提高了生物質(zhì)炭的轉(zhuǎn)化效率及降低了生產(chǎn)成本，因此經(jīng)濟效益非常顯著，如果作為活性炭使用效益更加顯著。同時具有很好的推廣前景。

發(fā)現(xiàn)在過去十萬年海平面的快速變化過程中，紅樹植物雖然存活卻極大地丟失了遺傳多樣性，現(xiàn)存紅樹植物的遺傳多樣性水平與氣候改變時的死亡率存在顯著負相關(guān)，未來海平面變化對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)具有很大威脅。?研究指出，現(xiàn)存的遺傳多樣性極低的紅樹植物演化潛能較小，廣泛的海岸建設(shè)限制了紅樹植物向內(nèi)陸撤退的物理空間，紅樹林面臨非常嚴重的脅迫。為了更好地保護紅樹林，該文提出建設(shè)保護區(qū)時僅圈住紅樹林現(xiàn)生分布區(qū)不夠，還應該留出充分的緩沖區(qū)以幫助紅樹林應對未來海平面上升。

基于導模共振效應的生物檢測系統(tǒng)是基于導模共振濾波器共振原理來進行生物樣品的檢測，具有高靈敏度，高分辨率等優(yōu)點。主要是依靠檢測導模濾濾波器的共振峰值的移動來實現(xiàn)的，當生物分子附著導模共振濾濾波器，就會引起透過或者反射峰值的變化。通過檢測峰值的移動量可以分析出生物分子中抗原和抗體的結(jié)合度。

對于難降解的有機高濃度廢水，采用常規(guī)污水處理工藝難以達到排放標準，本發(fā)明，涉及光催化和生物處理協(xié)同作用，與其它處理設(shè)備或構(gòu)筑物相比較，工藝流程短，處理效果明顯提高30％～ 60％，運行費用降低21％～ 38％。對于一般性質(zhì)的難以降解的污水，去除率可以達到90％以上；處理設(shè)備可與多種處理工藝的組合，運行方式靈活，節(jié)省工程的投資，減少占地面積。處理水量及對象：依據(jù)設(shè)備規(guī)模而定；難降解高濃度廢水，如印染廢水，化工廢水出水水質(zhì)：可以達到國家排放標準的一級標準或更高標準要求產(chǎn)生的污泥量：少

主要用于保存生物大分子及部分小分子及組織生物活性，為生物樣本提供超低溫（-80℃）、深低溫（-196℃）環(huán)境下的自動化無人存儲及管理服務，包括生物樣本穩(wěn)定存儲、信息記錄與追溯、自動挑取整盒或單支管等。