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全球首创 城市餐厨垃圾处理后变“黄金”

2020-07-27 11:22:08    责任编辑: 微米生物     0

    零排放 零污染 全利用

  ——探秘餐厨垃圾处理示范生产线落地新都的故事

  

没有宣传,没有广告,在新都现代产业功能区内,一个占地仅25亩的神秘建筑自7月8日正式亮相以来,短短一周就接待了来自全国各地各级部门的10多批参观考察团。它为何有这么大的吸引力,引发如此高密度、高规格的关注?近日,记者走进了新都籍院士刘人怀在新都建立的全球首条餐厨垃圾处理示范生产线,为广大读者解密。

  缘起

  老院士“转型” 挑战垃圾处理难题

  出生于新繁的刘人怀院士今年80岁,是我国板壳结构理论与应用研究的开拓者之一。从18岁在大学参与我国第一颗东方红人造地球卫星研究开始,刘人怀从事科研工作已经有60年,期间取得了无数成就。

  

  刘人怀院士查看新都项目图纸

  刘人怀与垃圾处理问题结缘,还要从2010年他担任广东省科普志愿者协会会长说起。“当时各大城市垃圾围城和地沟油等问题日益严重,我们就展开了垃圾分类的调查。”刘人怀说,“垃圾处理关系到千千万万老百姓的生产生活,填埋和焚烧都是没有办法的办法。虽然我的专业不是环境科学,但多年来的科研训练告诉我,发现问题后就应该整合力量来解决问题。”

  刘人怀介绍:“我了解了国内外各种餐厨垃圾的处理办法,发现均存在处理缺陷,填埋有土地瓶颈,潲水油喂牲畜,在英国爆发了疯牛病;焚烧如果达不到1300度高温,会产生大量二噁英,它是世界第一大致癌成分;民间处理,老百姓拿去沤肥,但由于它的含盐量高,又会造成盐碱地;也有用来做沼气的,一方可卖100多元,但沼泥没办法处理。看起来,都没什么好办法,作为学者,自己觉得有责任,去做这个研究。”为此,刘人怀组建了一个包含环境、生物、工程、管理等各类学科在内的30多人的研究团队,专门研究餐厨垃圾处理新技术。团队中,暨南大学生命与健康研究院副院长刘泽寰教授是重要一员。有着基因工程、生物化学研究背景的刘泽寰此前就对秸秆的转化利用进行过深入研究,通过酵母将之变成燃料乙醇。整个研究项目,可谓是刘人怀牵头从宏观层面组织了团队,刘泽寰则解决了核心的菌种问题。

  创新

  南北通吃 “噬污酵母”不怕辣

  正因为是环境科学的“门外汉”,刘人怀和刘泽寰团队采用的处理方式可谓是革命性、颠覆性的。研究团队开发了兼性厌氧的特殊酵母菌种。刘泽寰解释,天然酵母在垃圾的恶劣环境中难以生存,也利用不了淀粉、蛋白等大分子。团队通过抗逆筛选和遗传育种筛选出能在恶劣环境和高盐环境中生存、能分解大分子的酵母,培育出的酵母被称为“噬污酵母”。该类酵母能够将经过破碎和分选、灭菌的餐厨垃圾,进行温和的生物发酵,并产出酒精、油脂、有机肥等多种高附加值产品。剩下的盐和水经过处理后达标排放,真正做到产品可溯源、对环境零污染。“噬污酵母”耐盐、耐臭,生命力很顽强。但刘泽寰还想到,万一菌种怕辣,处理不了川菜怎么办?为此,刘泽寰还特别做了试验,结果发现“噬污酵母”不怕辣,可以很好地应对南北方食物的差异。刘泽寰说,与传统处理技术不同的是,他们从一开始就是从生物科技角度来探索,从成分、分子水平来看待垃圾的,后面的资源化角度也是如此。经过两年多的努力,2013年该项全新的餐厨垃圾处理技术小试获得成功。

  过程

  落地艰难 新都欢迎院士带项目“回家”

  技术成熟后,刘人怀院士和团队开始在广州及周边进行中试,即从实验室到产业化的中间试验阶段。中试阶段最开始落户在广州开发区,启动资金为政府立项的院士项目专项资金300万元。但即便是院士牵头的科研项目,在从实验室走向社会的过程中也会遇到不少难题,其中土地和资金就是最大的难题。刘泽寰教授表示,这个项目也可以按照传统科研套路走:报项目、发文章,但这很漫长,哪天能做到产业化谁都不知道。而他们一开始就希望将这个好的技术尽快推向社会,尽快实现工程化、商业化应用。此外,餐厨垃圾处理此前存在比较复杂的利益链。刘泽寰说:“刚开始做的时候,跟风投根本就谈不下去,人家一听你是做餐厨垃圾处理技术的,一句话就否定了。2015年后明显感到国家对餐厨垃圾的收运、管理日趋严格,我们的机会才慢慢出现了。”

     这个项目,全国都在抢,但这个项目是怎么落到了新都?刘人怀院士告诉记者:以前,我是在为国家做科研。现在,国家鼓励科技人员创新创业,我积极响应。但在干的过程中,感受到创新成果要转化成科技生产力十分不容易。刘人怀院士说:“在实验室的三年,我们成天被餐厨垃圾包围着,中试环节很花钱,我们要自己出想法、出图纸,花钱订制或改造设备,至少需要上千万。而那个时候,广州政府的300万项目资金,已经用完,后来,我的一些学生出资1000万相助,算是度过了难关。在设备研发中,也是困难不断。我花了几百万买了一台韩国前处理设备,对餐厨垃圾进行前端除杂,结果里面有刀类、木头等硬件垃圾把设备堵了,大热天,研究人员在臭气熏天的环境中自己去疏通,很辛苦。而技术有了,得找个地方落地生产。全国各地来考察的人不少,都说好,但都持观望态度。新都区领导看到了技术的价值和对后世的影响,决定与我们合作,建第一条示范生产线。这个决定需要很大的魄力,对地方财政的压力也相当大。因为前后两期用地需要100多亩,而土地、设备以及资金的投入测算需要8个亿。但新都政府都很快配备了。”于是,刘人怀团队决定把新都作为产业园总部基地,建成全国的生产示范线。2019年1月17日,位于新都现代交通产业功能区的“利世康低碳产业园总部项目(一期)”举行奠基仪式。该项目由成都香城投资集团有限公司与广东利世康低碳科技有限公司共同投资建设,总投资约8亿元,计划用地约102亩,一期项目日处理能力100吨。谈到10年科研的项目最终在家乡落地,刘人怀院士十分感慨:“科技创新要尽快转化为成果,需要的支持除了传统的‘产学研’之外,还要加上‘政’和‘金’——政府加大主导力度,金融机构加大扶持力度,才能促进和加快成果转化。”

  颠覆

  耳目一新 垃圾处理厂变园林

  

  园林式建筑风格,富有中国韵味的景观,绿植草坪葱葱郁郁。走进四川利兴龙环保科技有限公司(简称“利兴龙公司”),坐在水池边凉亭里喝一杯咖啡,完全没法让人与传统概念上脏乱差、气味难闻的垃圾处理厂画上等号。办公区、餐厅、生产车间距离很近,但空气清新,没有一丝异味,堪称花园式工厂。工作人员说,水池里的水是餐厨垃圾处理后排出的循环水,干净安全,可以养鱼。

  进入到生产车间外围,看到高高的蒸馏塔和发酵罐,也闻不到一丝异味。“我们不是传统意义的垃圾处理厂,而是一个环保高科技企业,也是一个有机资源再生中心。”公司负责人介绍说工厂使用的 “联合生物加工处理餐厨垃圾”技术和工艺,能够做到餐厨垃圾处理“两零一全”,即零废弃、零排放、全处理。餐厨垃圾通过这套核心技术和工艺后,60%为达标的自然水,其余40%为RDF燃料、燃料乙醇、工业毛油、酒糟饲用蛋白粉、干冰等广泛应用于工业、农业的宝贝,而整个处理过程只需要36个小时就可全部完成。截至目前,该套技术已经申请了发明专利、实用新型专利等国内专利和美国、日本、欧盟等国际专利共计62项,是全球领先的技术。据了解,目前,通过其它方式处理一吨餐厨垃圾的费用为350到400元,处理后能有效利用的产值不足100元;而采取这套工艺和技术后,处理后的产值能达到800到1000元,是传统餐厨垃圾处理方式产生效益的8到10倍。2019年,全国年餐厨垃圾产生量超过9000万吨,成都餐厨垃圾日均超万吨,而现有处置能力不足600吨/天;新都日均产生餐厨垃圾220吨左右,而目前企业生产线建成后,可年处理垃圾3.5万吨。不仅能解决新都的全部餐厨垃圾问题,还能解决成都及周边地区的餐厨垃圾问题。该技术克服了传统有机垃圾在产业上“效益难以覆盖减量成本”、“二次污染”等问题。同时,在生物质能源和大农业领域实现了重大突破。该技术能够定向对餐厨垃圾进行资源化、无害化、减量化处理,使原材料及生产过程废弃物全部自循环利用,实现有机资源“零排放”(即整个处置过程无废气、废水、废渣产生)及“零废弃”(即有机资源全部实现资源化利用)。同时,工艺适当简化后,还可以用于农副市场、食品企业和肉类海鲜市场的“二次加工”。项目建成后,一方面将提升片区畜禽防疫能力,另一方面,还可多环节解决抗生素、重金属、化肥、农药等给城市带来的影响及农业面源污染和种养殖环境污染问题,切实减缓区域经济发展中的环境污染难题,助力成都有机资源绿色、低碳、环保产业化发展和公园城市建设。

  “斜杠院士”刘人怀

  刘人怀,新都新繁人,在新繁中学(现新都二中)读书到15岁后考上兰州大学,本科先学数学,后学力学,后来又搞了管理学,是科学泰斗钱伟长先生的关门弟子。中国工程院机械与运载工程学部和工程管理学部院士。

  研究力学,刘人怀院士是我国板壳结构理论与应用研究的开拓者之一,参加过中国第一颗东方红人造地球卫星、神舟飞船、航空母舰舰载机设计等国家重大科研项目;上世纪60年代解决了中国第一套生产航空煤油装置的核心问题,之后是高压聚乙稀反应器、大型加氢反应器等大型压力装置,都是中国第一台;在精密仪表领域,更是攻克了飞机“心脏”仪表锯齿形波纹膜片的理论部分,这是世界上第一个,后来成为刘院士的“成名作”。

  研究管理学,是从上世纪80年代开始,刘人怀院士曾担任暨南大学校长、澳门科技大学常务副校长、上海大学管理学院院长、教育部科技委管理科学部主任等;参与过上海浦东新区的开发建设,并为其长远发展做整体规划;还在安徽省做过省长顾问,并为其旅游产业发展提出建议等。

  如今,古稀之年,刘人怀院士又跨界在环境科学研究方面搞出了名堂,不仅带领团队创新性地取得“餐厨垃圾联合生物加工处理工艺(CBP)”专利技术及相关工艺、配套设备与生产线的成功,而且十年的的努力下推动其落地,开始了产业化进程。

  从力学到管理学,再到环境科学,“斜杠院士”刘人怀在他的跨界之路和科技创新之路上走得步步生花,不亦乐乎。

  

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