玉米芯三素分離技術發展循環經濟,延伸產業鏈生產石墨烯

2020-12-03 功能食品配料

目前玉米芯、秸稈三素分離技術日趨成熟,秸稈中富含的木質纖維素原料是自然界中存在的天然可再生高分子化合物,主要包括纖維素、半纖維素和木質素三大組分。三種組分分離和提取一直是受成本和技術等多重因素制約,目前國內外已經採用蒸汽爆破法、酸鹼處理、有機溶劑處理、超臨界萃取等方法進行分離,但由於其結構的複雜性,很難實現三大組分的高效清潔分離,在提取一種組分的時候容易造成其他組分的破壞及損失,得到的纖維素、半纖維素和木質素純度低,分離過程造成環境汙染等問題。

三素精細分離技術應用

通過自主科技研發和技術合作徹底實現三素分離,即採用生物酶法,用含催化劑的複合有機溶劑體系及生物質有機組分分離技術分別提取生物質中高純度纖維素、半纖維素、木質素,該技術在降低成本和汙染的前提下,分離提取的三素產品得率、純度更高。

首先,原料中的半纖維素,龍力生物將其轉化為木糖、木糖醇、低聚木糖等功能糖類食品配料,其在食品、醫藥、保健、飼料等領域發揮著不可忽略的作用。其中「玉米芯酶法製備低聚木糖技術」獲得國家科學技術發明二等獎,「嗜熱真菌耐熱木聚糖酶的產業化」項目獲國家科學技術進步二等獎。

其次,纖維素被加工成燃料乙醇,成為國內首家生產二代燃料乙醇並獲得國家定點生產資格的企業,纖維燃料乙醇按照「定點生產、定向流通、封閉運行」的模式向中石化和中石油等石油部門進行銷售。「玉米芯廢渣製備纖維素乙醇技術」獲得國家技術發明二等獎。燃料乙醇按一定比例添加到汽油中成為乙醇汽油,據相關報導,乙醇汽油在減霾方面效果顯著,可減少汽車尾氣汙染物排放30%左右,對pm2.5的排放量也可減少40%左右。對保護國家能源安全,保護環境具有積極意義。

第三、提取高分子材料木質素,作為戰略性新型材料,木質素現已被應用於染料分散劑、瀝青改性劑、橡膠補強劑、高性能防火材料、高保溫材料等。用發酵殘渣加工成木質素基塑料顆粒,並形成刀叉、筷子等各種餐具等模,此類材料具有健康、熱穩定性好、可降解等特性,可替代大部分塑料製品,應用非常廣泛。

三素精細分離循環利用意義重大

首先,有利於研發成果轉化,公司成立了研究院,並建成山東省秸稈綜合利用重點實驗室、國家糖工程中心、國家級企業技術中心等試驗研發平臺,對玉米芯秸稈的各種組分綜合研究,減少了大量的原料分離處理成本,同時聯合相關院校整合各類研究資源,有利於信息共享。

其次,有利於成本降低。公司各種產品上下聯動,前段產品的剩餘物成為下一個產品的原料,減少的原料預處理帶來的成本,減少了原料的運輸,對各產品的綜合降本增效具有積極意義。

第三,環保優勢。已基本未完成對原料全部循環再利用,最終極少的剩餘物也經過處理後作為有機肥料進行還田,不但降低了生產過程中廢棄物處理的成本,減少環保壓力,而且創造了新的效益。。

黨的十八屆五中全會審議通過了中共中央關於制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃的建議,描繪了全面建成小康社會決定性五年的宏偉藍圖,提出要堅持綠色發展、樹立節約集約循環利用的資源觀,全面高效利用資源,推動建設綠色、低碳、循環發展產業體系,加快建設資源節約型、環境友好型社會。龍力生物三素分離循環經濟發展將是一種較好的可借鑑模式,社會意義重大。

利用三素分離技術,出擊下一個藍海---石墨烯

以從玉米芯、秸稈中循環生產分離出的木質素為原料,即三素中的木質素為原料,通過環保的製備工藝生產出高純度高品質石墨烯。傳統石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。生物基石墨烯較傳統石墨烯製備方式具有很多優勢。首先,原料來源比較豐富,便宜易得,不受地理限制;其次,整個生產工藝更為簡化和壓縮,對生產設備要求較低,生產周期和能耗也大幅度降低;第三,生物基石墨烯對塗料具有更高的防腐性能,可製成石墨烯金屬吸波材料和石墨烯吸波塗料在軍用飛機和艦船的隱身上具有巨大的潛力;第四,製備工藝綠色環保,零有害氣體釋放。第五,因採用了較先進的技術和方法,產出的石墨烯產品將更薄、更具成本優勢。生物基石墨烯的創新帶來了諸多的製備技術創新,工藝創新,從而使石墨烯的價格由數千元一公斤,下降到數百元一公斤以下。總體來說,低成本生物基石墨烯產品的出現,為石墨烯產業開闢了新的生產方式,打開了廣闊的應用前景。

石墨烯是一種技術含量非常高、應用潛力非常廣泛的碳材料,在化工塗料產業、複合材料產業、半導體產業、光伏產業、鋰離子電池、新一代顯示技術、航天、軍工等傳統領域和新興領域都將帶來革命性的技術進步。石墨烯強度高、韌性好、重量輕、透光率高、導電性佳的耐腐蝕、耐磨、高導熱材料,展現出寬廣的應用前景。被稱為「黑金」,是「新材料之王」,科學家甚至預言石墨烯將「徹底改變21世紀」。

國家積極推動石墨烯產業發展,發改委、工信部、科技部等三部門印發《關於加快石墨烯產業創新發展的若干意見》,為引導石墨烯產業創新發展提出意見。石墨烯入選新材料產業「十三五」規劃幾乎已成定局,石墨烯行業將是極具前景的下一個藍海。

結語

三素分離技術成為新一輪戰略發展亮點。這種利用技術為核心競爭力,依託資本市場,內抓管理,外拓市場,循環發展經濟的模式將有助於企業立於不敗之地。在十三五期間,為我國眾多企業由勞動密集型向技術密集型轉型升級,建設現代循環經濟企業提供了思路。

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