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生物技术改造传统产业 铸造绿色纸业

核心提示: 生物技术工程属战略新兴产业。国家明确提出要用生物技术改造传统产业,其中包括对制浆造纸业的改造。“十二五”期间,国家拨出专项资金支持在制浆造纸领域应用生物技术实现节能减排。但是由于技术复杂程度高,大部分还只停留在实验室和研究阶段,生物技术真正大规模进入造纸产业的成功案例并不多。

【中国生物产业网(http://www.cnbioindustry.cn/)】12月27日讯
      生物技术工程属战略新兴产业。国家明确提出要用生物技术改造传统产业,其中包括对制浆造纸业的改造。“十二五”期间,国家拨出专项资金支持在制浆造纸领域应用生物技术实现节能减排。但是由于技术复杂程度高,大部分还只停留在实验室和研究阶段,生物技术真正大规模进入造纸产业的成功案例并不多。

  一、治理纸业污染,生物技术大有作为

  中国纸张产量排名世界第一,但资源消耗大,环境污染严重,具体表现是制浆造纸业的工业总产值占全国工业总产值不到1%,但工业废水排放量占工业废水总排放量的六分之一,化学需氧量COD更是占了整个工业的35%。今年以来,由于原料成本上涨、产能出现过剩、同质化趋势严重,市场压力成倍提高。面对如此困境,开发清洁生产工艺、降低成本、提高产品品质、提高企业竞争力、实现产业升级已经势在必行。

  将生物技术应用于造纸行业的节能减排,对提高产品品质、促进污染治理具有重要意义。国家在生物产业“十二五”发展规划中,专门提到了用微生物制造应用于煤电工程、发酵工程等微生物技术改造。而生物漂白、生物制浆与造纸业息息相关。

  生物技术在造纸上的应用是基于造纸基本原料本身就是生物、植物。在此过程中,对植物体做更多加工,实际上也是一个化学反应的过程,因此加工过程中产生大量化学品。而生物酶可以取代和减少化学品用在造纸工业中的应用,从而达到减少排放、减少污染,同时还能够降低成本的目的。生物技术用于造纸业的节能减排,其潜力巨大。

  二、生物酶脱墨,摘除纸业污染恶名的利器

  我国废纸浆比例占到原料的60%以上。生物酶用于废纸脱墨,最大的特点就是可以大幅度降低化学品的用量,跟传统脱墨相比,降低化学品用量90%以上。根据国家的数据,我们做了一个推算,2010年消耗了5300万吨废纸浆,如果有50%废纸采用生物酶进行处理,可减少化学品用量超过1千多万吨,其中氢氧化钠减少530多万吨,硅酸纳减少530多万吨,化学胶合剂减少80万吨,双氧水减少710多万吨,有效氯化物也会减少几十万吨。所以,对造纸行业来说,如果能够大幅度的降低化学品的用量,污染就会大大降低。当然,这只是在脱墨一个环节,如果在制浆造纸诸多环节都能引入一些新的技术,能够大幅度地降低化学品的用量,那么造纸污染就可能彻底得到解决。

  一般制造一吨纸,制浆脱墨用的化学品至少用几十公斤,而用生物酶脱墨只用几百克。传统用双氧水、化学螯合剂、硅酸纳、烧碱等,都可以用几百克生物酶再加几百克表面还原剂把他们彻底取代,从而使COD和BOD降低50%以上。同时,也可以使脱墨这个工序综合成本每吨纸降低50元左右。

  我们这个产品已经经过7、8年的研发运行,现在国内10多家大型纸厂大量采用,未来1到2年,这种新技术将成为大型造纸企业标准工艺流程。到时,随着纸业污染排放的大幅降低,纸业“污染大户”的恶名必将被摘掉。

  三、生物技术应用广泛,引领纸业发展新境界

  生物技术改造传统生产工艺可以用于造纸工业的全过程,如木片预处理、生物打浆处理、生物助漂、生物漂白,以及生物酶、树脂控制、胶粘物处理、溶解浆生物酶处理。

  目前与造纸相关的生物技术所能够采用的方法主要是工业酶应用,工业酶大概归类为纤维素酶、半纤维素酶、木素降解酶、淀粉酶、脂肪酶、果胶酶、漆酶。

  废纸制浆目前最主要的是生物酶脱墨和生物酶用于胶粘物控制,成纸的部分就是用生物施胶酶处理生淀粉,另外还有一些生物防霉剂、杀菌剂以及生物的污水处理。

  生物酶用于胶粘物处理的原理就是用酶来分解树脂中的甘油单双三脂的脂键连接,降低胶粘物粒子的粘性达30%。这个项目的研究主要在于一个评价方法的建立,我们采集了大概几百个数据,跟华南理工大学合作,初步建立了一个胶粘物评价的模型。以后在做如何来评价纸浆中的胶粘物多少的测试,我们会有一套好的方法、模型和小型的测试设备。这个测试完成以后,我们的产品很快就可以进入市场化。

  在原木浆制浆造纸的过程中有一个树脂障碍,这个可以用一些化学方法处理,生物酶绝对是一个非常好的解决方案。这方面我们也在做一些实验,同时也希望跟有关的企业共同来开发这个产品。我们在湖南怀化骏泰纸业做了多次实验,已经取得明显效果。

  打浆是一个比较简单的环节,但是我们认为生物酶在磨木浆过程中非常有价值。打浆无非就是一个机械磨浆的过程,如果用酶来梳理、降解,可以节电50到100度,也可以提高产品的品质,最后得出的结果是可以提高纤维留着率一个百分点,哪怕改善一个百分点就意味着有很大的经济效益。同时,由于这种方式使废水中细小纤维流失减少,使COD排放降低。助漂工艺主要用的漆酶和固体糖酶,利用他们对木素的氧化特点进行助漂。用淀粉酶替代变性淀粉,直接用生淀粉处理已经完全可行。现在有好多厂家已经开始采用我们的施胶酶,这在生物当中是很普通的酶,当然这种酶的选择还是比较有讲究,可以降低化学品对设备的腐蚀和环境的影响,也可以降低排放成本。

  废水的处理过程其实还是一个生化处理的过程。现在采用的一些氧化塘,核心原理还是利用微生物对造纸排放的有机物进行降解。不过我们认为今后可以再加大这方面的力度,使处理的有效性更高,成本更低。生物技术用于污水处理这个课题比较大,目前的污水处理厂都是采用一些天然菌种,也许我们可以通过加大生物量投放,或者直接用一些效率更高的生物酶来做用于造纸污水,使效率更高。

  总之,生物技术用于造纸工业,不但能降低污染、优化产品,而且会给企业带来良好的经济效益,对造纸工业的发展和环境保护都有重要的现实意义。因此,生物酶在造纸工业应用技术方面一定会有广阔的发展前景。

  四、提高科技创新认识,建立以企业为主体的科技创新体制

  要提高造纸行业对科技创新的认识。科技创新已经不仅仅是降低成本、提高生产效率的问题,节能减排、清洁生产已经关系到企业生死存亡。因此,企业领导务必高度重视有关课题创新。我们在进行新产品推广的过程中,深深的感受到很多传统企业对于新产品、新技术的接受是非常缓慢的。所以,我非常希望造纸企业领导能够真正有这种科技创新的意识,真正的跟科技企业去结合,这是行业能够转型升级、加快发展的重要基础。

  同时,我们的社会应该建立一个以企业为主体的科技创新体制。过去我们国家的科技创新大部分集中在科研院所,实际上跟产业的结合不够紧密,有些企业的成果甚至于远远提前于科研院所。所以,建立以企业为主的科技创新机制势在必行。在这方面,行业机构可以大有作为。相关机构应该把各个企业联合起来,把企业创新方面遇到的问题汇集起来,甚至发起各种社会的基金来专项解决这些问题。我们是在用生物技术解决造纸业遇到的很多难题,所以我们呼吁行业如果能够给予这方面的支持,创立一个科技创新的基金,最终让大家共享这个成果。

  随着国家“十二五”规划的出台,造纸行业将迎来大升级、大调整、大转移的关键时期,也是造纸工业走向绿色纸业发展道路的转折时期。生物技术正是推进造纸产业实现清洁化生产的换代技术。随着造纸生物技术不断成熟以及高速发展,它将推进我国造纸工业进一步向资源节约型、环境友好型、可持续的绿色纸业方向发展。
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