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我国“秸秆变纸浆技术”获重大突破, 原料利用率近100%, 达到国际领先水平
3月9日下午，由深圳中农秸美科技股份有限公司、天津科技大学、齐鲁工业大学、宿州中农秸美科技有限公司等共同完成的“秸秆木质纤维素生物酶解聚三组分分离技术及成套装备研发与应用”项目通过了由中国轻工业联合会组织的科研成果鉴定。鉴定委员会专家一致认为，该项目技术路线创新性强，装备集成度高，在秸秆资源全组分高效分离与高值转化领域达到国际领先水平，为我国生物质化工产业升级提供了重要技术支撑。
鉴定委员会由中国工程院院士、江南大学原校长陈坚担任主任，中国生物发酵产业协会理事长于学军、大连工业大学副校长安庆大担任副主任，成员包括中科院天津工业生物技术研究所孙际宾教授，中国造纸学会副理事长靳福明，中国农业大学食品科学与营养工程学院江正强教授，华南理工大学轻工科学与工程学院武书彬教授等。深圳中农秸美科技股份有限公司董事长陈晓红，天士力创始人、国台数智酒业集团荣誉董事长闫希军出席本次会议。会议由中国生物发酵产业协会理事长于学军主持。
目前我国秸秆理论资源量为9.77亿吨，可收集资源量7.37亿吨，秸秆资源非常丰富。但目前秸秆主要采用还田、发电、压板、有机肥等方式利用，存在经济效益低等问题。
项目负责人、深圳中农秸美科技股份有限公司总经理臧立华介绍，该项目是与天津科技大学路福平教授团队共同完成。项目以酶催化技术替代传统化学及物理处理技术，通过自主创制高性能核心酶，突破了木质纤维素秸秆解聚酶的分子设计与酶制剂智造及产业应用的瓶颈，提高了秸秆利用率、减少了秸秆焚烧量和化学试剂使用量，减少了污染物排放，实现了资源的循环利用，达到经济效益和生态效益的双赢。
专家表示，臧立华教授和团队通过多年研究，突破了关键酶解技术，解决了利用生物酶酶解技术在秸秆组分分离的世界性难题。
据了解，该科研项目根据木质纤维素秸秆的结构特点及酶分子的属性，形成了不同的组合酶解聚体系，根据不同工艺经过酶催化反应后，产品质量优于国家标准中各项技术指标，企业效率明显增加。
此外，该科研项目首次完成了年利用一万吨秸秆原料三组分分离的产业化试验生产线，实现了由实验室研究到产业水平原创技术“0到1”的突破，拥有木质纤维素秸秆组分解聚创新酶和酶催化反应器的完全自主研发的知识产权。与传统化学生产工艺比较，该产业化试验线的能源（蒸汽、电）消耗降低70%以上，节水80%以上，原料利用率近100%。
鉴定委员会专家一致认为，该科研项目在新型木质纤维素降解酶创制、新型成套酶解反应装备研制、酶解工艺及设备的万吨级产业化验证等三大方面实现了核心创新。通过“酶-装备-工艺”全链条创新，该科研项目解决了秸秆利用中组分拆解不充分、产品附加值低的行业痛点，中国轻工业联合会评价称，该成果“为生物质精炼提供了中国方案，对实现‘双碳’目标具有战略意义”。
该科研项目经过一系列酶催化反应，最终可以将秸秆转化为纤维产品和黄腐酸等产品。其中，纤维产品——木浆一直是工业生产的重要原材料。由于国内森林资源有限，中国国内的木浆生产自给率较低，对进口的依赖程度一直较高。根据中国造纸协会数据，2022年中国木浆进口量占消费总量的约63%。因此，该科研项目对于国家经济安全和科技自立自强有重要而深远的意义。
鉴定委员会主任、中国工程院院士、江南大学原校长陈坚表示，该项目立足国家发展的重大需求，破解资源与产业“卡脖子”难题，推动绿色低碳循环发展，实现资源循环利用，发展新质生产力具有重大意义，是一个样板，具有示范效应和引领作用。从工业角度，要实现高水平科技的自立自强，第一是要产业的自主可控，本次项目的意义对于替代国外木浆进口，降低污染等都具有重大经济价值和社会价值。
陈坚指出，技术创新与多领域协同是破局酶的成本问题的关键。随着生物制剂的发展和酶工程科技的发展，目前已经能研发出更多更好的酶。通过多领域的交叉合作，包括联合装备制造企业等，搭建产业链、资本链和价值链。装备在酶解技术上是关键的一环，如何结合好，推动整体技术进步，要用工程思维去完善项目推进理念体系，打造国家样板力量。
陈坚表示，项目要进一步扩大应用场景，要融合国家发展战略、国家生态的大产业集群之中，着力于解决工业生产问题，打通包括装备和工艺生产，形成完整的生态产业链。
深圳中农秸美运用合成生物学发明的高活性生物酶高效酶解粮食秸秆技术，解决了人类对农作物秸秆科学利用的世界性技术难题。为农业粮食秸秆绿色利用、高质量利用提供了新技术，为中国农业粮食秸秆高水平发展开创了新途径，为市场提供了全套拥有自主知识产权的解决方案。
陈晓红表示，该项目有三重效益，一是减碳效果显著，以绿色低碳的生物酶技术替代传统的高温强碱蒸煮工艺技术，碳减排绩效效果显著。二是进口替代，节约外汇。由于我国缺乏森林木材，2023年数据显示，每年进口大量原生浆大3000多万吨，占比78%，该生物基纤维可替代阔叶木浆，减少外汇使用。三是有机肥替代化肥。工艺中可生产生物基纤维占秸秆重量的60%以上和可溶性黄腐酸有机肥占30%以上，为有机肥替代化肥找到一条有效的途径。
据悉，深圳中农秸美联合天士力集团、国台酒业对酱香酒酿造专用的红缨子糯高梁秸秆、大曲发酵中的废稻草，也进行了立项研发，并取得研究成果。酱酒酿造中，存在酒糟粘度高分解难，以及高粱秸秆、废稻壳无法进行自然处理等问题。该技术对高粱秸秆、废稻壳实现了全组分利用，进行酶法稻壳分离技术，进行纸浆和精细饲料的生产，通过变废为宝，改变了几千年来酿酒业难以实现的废物循环利用的难题，解决了酿酒业的环境污染难题。未来发展为新领域，将实现为贫困地区农民增收，成为中国农业产业增长的新引擎。
闫希军表示，相信国内科研及产业界将以此次鉴定为起点，在中国农业现代化建设中，在农业废弃物粮食秸秆变废为宝、资源再生循环、秸秆高质量高效能利用上，贡献新的力量。试验生产线如果全国推广，与上下游形成产业链，结合成生态产业园区，将为中国农业创造巨大社会效益和经济效益。
据了解，该技术从科研想法到最终实现产业化，累计经历了十余年的艰苦实验。其中，作为深圳中农秸美科技公司战略合作伙伴，天士力及国台酒业为推动科研项目从实验室走入万吨规模提供了重要助力，协助科研项目组完善了产业化设计方案。
未来，该科研项目还将进一步规划，使下游产业价值更高，形成高价值产业链服务社会。第一，科研项目将进一步为工艺制定数字化标准，推动车间生产进一步完善，实现智能化、产业化，为未来制定统一的国家标准提供参照；第二，科研项目将进一步抓好全局性规划，形成封闭式的生态型、单元化的产业园式的产业模式，从源头入场到关键酶解技术到下游产品，形成三大产业，让农业高附加值技术真正实现产业化发展，推动农业产业进位升级。
鉴定委员会由中国工程院院士、江南大学原校长陈坚担任主任，中国生物发酵产业协会理事长于学军、大连工业大学副校长安庆大担任副主任，成员包括中科院天津工业生物技术研究所孙际宾教授，中国造纸学会副理事长靳福明，中国农业大学食品科学与营养工程学院江正强教授，华南理工大学轻工科学与工程学院武书彬教授等。深圳中农秸美科技股份有限公司董事长陈晓红，天士力创始人、国台数智酒业集团荣誉董事长闫希军出席本次会议。会议由中国生物发酵产业协会理事长于学军主持。
目前我国秸秆理论资源量为9.77亿吨，可收集资源量7.37亿吨，秸秆资源非常丰富。但目前秸秆主要采用还田、发电、压板、有机肥等方式利用，存在经济效益低等问题。
项目负责人、深圳中农秸美科技股份有限公司总经理臧立华介绍，该项目是与天津科技大学路福平教授团队共同完成。项目以酶催化技术替代传统化学及物理处理技术，通过自主创制高性能核心酶，突破了木质纤维素秸秆解聚酶的分子设计与酶制剂智造及产业应用的瓶颈，提高了秸秆利用率、减少了秸秆焚烧量和化学试剂使用量，减少了污染物排放，实现了资源的循环利用，达到经济效益和生态效益的双赢。
专家表示，臧立华教授和团队通过多年研究，突破了关键酶解技术，解决了利用生物酶酶解技术在秸秆组分分离的世界性难题。
据了解，该科研项目根据木质纤维素秸秆的结构特点及酶分子的属性，形成了不同的组合酶解聚体系，根据不同工艺经过酶催化反应后，产品质量优于国家标准中各项技术指标，企业效率明显增加。
此外，该科研项目首次完成了年利用一万吨秸秆原料三组分分离的产业化试验生产线，实现了由实验室研究到产业水平原创技术“0到1”的突破，拥有木质纤维素秸秆组分解聚创新酶和酶催化反应器的完全自主研发的知识产权。与传统化学生产工艺比较，该产业化试验线的能源（蒸汽、电）消耗降低70%以上，节水80%以上，原料利用率近100%。
鉴定委员会专家一致认为，该科研项目在新型木质纤维素降解酶创制、新型成套酶解反应装备研制、酶解工艺及设备的万吨级产业化验证等三大方面实现了核心创新。通过“酶-装备-工艺”全链条创新，该科研项目解决了秸秆利用中组分拆解不充分、产品附加值低的行业痛点，中国轻工业联合会评价称，该成果“为生物质精炼提供了中国方案，对实现‘双碳’目标具有战略意义”。
该科研项目经过一系列酶催化反应，最终可以将秸秆转化为纤维产品和黄腐酸等产品。其中，纤维产品——木浆一直是工业生产的重要原材料。由于国内森林资源有限，中国国内的木浆生产自给率较低，对进口的依赖程度一直较高。根据中国造纸协会数据，2022年中国木浆进口量占消费总量的约63%。因此，该科研项目对于国家经济安全和科技自立自强有重要而深远的意义。
鉴定委员会主任、中国工程院院士、江南大学原校长陈坚表示，该项目立足国家发展的重大需求，破解资源与产业“卡脖子”难题，推动绿色低碳循环发展，实现资源循环利用，发展新质生产力具有重大意义，是一个样板，具有示范效应和引领作用。从工业角度，要实现高水平科技的自立自强，第一是要产业的自主可控，本次项目的意义对于替代国外木浆进口，降低污染等都具有重大经济价值和社会价值。
陈坚指出，技术创新与多领域协同是破局酶的成本问题的关键。随着生物制剂的发展和酶工程科技的发展，目前已经能研发出更多更好的酶。通过多领域的交叉合作，包括联合装备制造企业等，搭建产业链、资本链和价值链。装备在酶解技术上是关键的一环，如何结合好，推动整体技术进步，要用工程思维去完善项目推进理念体系，打造国家样板力量。
陈坚表示，项目要进一步扩大应用场景，要融合国家发展战略、国家生态的大产业集群之中，着力于解决工业生产问题，打通包括装备和工艺生产，形成完整的生态产业链。
深圳中农秸美运用合成生物学发明的高活性生物酶高效酶解粮食秸秆技术，解决了人类对农作物秸秆科学利用的世界性技术难题。为农业粮食秸秆绿色利用、高质量利用提供了新技术，为中国农业粮食秸秆高水平发展开创了新途径，为市场提供了全套拥有自主知识产权的解决方案。
陈晓红表示，该项目有三重效益，一是减碳效果显著，以绿色低碳的生物酶技术替代传统的高温强碱蒸煮工艺技术，碳减排绩效效果显著。二是进口替代，节约外汇。由于我国缺乏森林木材，2023年数据显示，每年进口大量原生浆大3000多万吨，占比78%，该生物基纤维可替代阔叶木浆，减少外汇使用。三是有机肥替代化肥。工艺中可生产生物基纤维占秸秆重量的60%以上和可溶性黄腐酸有机肥占30%以上，为有机肥替代化肥找到一条有效的途径。
据悉，深圳中农秸美联合天士力集团、国台酒业对酱香酒酿造专用的红缨子糯高梁秸秆、大曲发酵中的废稻草，也进行了立项研发，并取得研究成果。酱酒酿造中，存在酒糟粘度高分解难，以及高粱秸秆、废稻壳无法进行自然处理等问题。该技术对高粱秸秆、废稻壳实现了全组分利用，进行酶法稻壳分离技术，进行纸浆和精细饲料的生产，通过变废为宝，改变了几千年来酿酒业难以实现的废物循环利用的难题，解决了酿酒业的环境污染难题。未来发展为新领域，将实现为贫困地区农民增收，成为中国农业产业增长的新引擎。
闫希军表示，相信国内科研及产业界将以此次鉴定为起点，在中国农业现代化建设中，在农业废弃物粮食秸秆变废为宝、资源再生循环、秸秆高质量高效能利用上，贡献新的力量。试验生产线如果全国推广，与上下游形成产业链，结合成生态产业园区，将为中国农业创造巨大社会效益和经济效益。
据了解，该技术从科研想法到最终实现产业化，累计经历了十余年的艰苦实验。其中，作为深圳中农秸美科技公司战略合作伙伴，天士力及国台酒业为推动科研项目从实验室走入万吨规模提供了重要助力，协助科研项目组完善了产业化设计方案。
未来，该科研项目还将进一步规划，使下游产业价值更高，形成高价值产业链服务社会。第一，科研项目将进一步为工艺制定数字化标准，推动车间生产进一步完善，实现智能化、产业化，为未来制定统一的国家标准提供参照；第二，科研项目将进一步抓好全局性规划，形成封闭式的生态型、单元化的产业园式的产业模式，从源头入场到关键酶解技术到下游产品，形成三大产业，让农业高附加值技术真正实现产业化发展，推动农业产业进位升级。
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