秸秆废弃物组分全利用新技术及其应用
项目简介
“秸秆废弃物组分全利用新技术及其应用”项目由中国科学院过程工程研究所承担完成。本项目属于秸秆固体废弃物综合利用领域。秸秆就地焚烧污染问题的出现，表明我国现有工业方式还无法解决秸秆高值资源化的问题。本项目针对秸秆结构特点，建立了秸秆资源炼制新技术，实现了秸秆生物量组分全利用。其主要特点如下：
（1）系统地研究了秸秆与木材在分子、细胞、组织等水平差异性，发现秸秆组分不均一性的存在是限制秸秆高值利用的关键，建立了秸秆器官、组织、细胞和分子分级分离一整套秸秆资源炼制新方法，并揭示了秸秆组分分离过程的相互作用机制。
（2）基于秸秆组成分子结构特点和木材在化学组成和结构的差异，创建了秸秆无污染汽爆新技术，由于汽爆过程中不加任何化学品，从根本上解决了汽爆的污染问题，消除了污染源，有效地实现秸秆组分全利用。已成功地放大到1、5和
（3）建立起系列秸秆高效清洁新方法，发明了低压汽爆秸秆制浆生产瓦楞原纸、秸秆汽爆生产活性低聚木糖的方法、汽爆秸秆生产腐植酸的方法和秸秆制备生态环境材料方法等。
（4）针对我国丰富的秸秆资源特点，提出并验证了“秸秆生物量全利用”、“秸秆生态工业”、“分层多级利用”、“变性秸秆”和“组分快速高效分离” 新的思路。突破依靠单一技术或单一组分利用的技术路线，按照生态工程原理，将多学科、多种新技术和多产品相结合，创建了秸秆分层多级利用的生态工业群模式，开发出以秸秆为原料的生态工业园区技术集成体系,实现了以秸秆多级联产纤维素酶、低聚木糖、瓦楞原纸、生物有机肥等产品的秸秆生态工业园区。已取得了近亿元的经济效益和明显的社会效益。
目前已获得十项国家发明专利和一项国家实用新型专利授权，出版专著1部，发表学术论文50篇。技术成果已通过专家鉴定，专家委员会一致认为秸秆废弃物组分全利用技术体系具有集成化、系统化和工程配套化，建立了以秸秆为原料的生态工业园区技术集成体系，为国内外首创，处于国际领先水平。
项目背景
由于西方发达国家大多实行耕地轮耕制，秸秆直接还田，因此，对于秸秆的利用技术研究较少，主要侧重于木材的转化研究。
当前的一些秸秆利用技术存在着产品质量不稳定、原料利用率低、环境污染等问题，难以高值化利用量大、面广的可再生性的秸秆资源。综合分析国内外已有的技术路线，主要表现为以下几个方面的问题：
（1）只强调秸秆单一纤维素组分的利用，其它组分半纤维素和木质素作为废弃物，既造成环境污染，又造成资源浪费。目前秸秆造纸就是一个典型事例。
（2）单一技术无法同时实现纤维素、半纤维素和木质素三组分同时利用的目标。
（3）秸秆与木材相比，在化学组成和结构上，存在很大差异，二者在利用上和处理条件上是不能套用的。
我国是农业大国，每年可产生秸秆7亿多吨，近年来，秸秆就地焚烧日趋严重，产生的烟雾已成为环境污染一大公害。实际上，秸秆资源的高值化利用，对于解决我国秸秆焚烧、“三农”问题和作为促进农业可持续发展的重要工业原料具有现实意义，并对我国未来能源、材料、造纸、发酵，乃至化工的发展产生战略性的影响。
项目创新点
1. 突破依靠单一技术或单一组分利用的技术路线，按照生态工程原理，将多学科、多种新技术和多产品相结合，实现了秸秆组分的分层多级利用。通过多学科交叉和多种高新技术集成，创立经济合理的秸秆利用新工艺。
2. 针对我国丰富的秸秆资源，提出并验证了“秸秆生物量全利用”、“秸秆生态工业”、“分层多级利用”、“变性秸秆”和“组分快速高效分离” 新的思路。
3. 系统地研究了秸秆与木材在分子、细胞、组织等水平差异性，发现秸秆组分不均一性的存在是限制秸秆高值利用的关键，建立了秸秆分部位汽爆-分梳新工艺，实现秸秆长纤维组织与短纤维组织清洁有效分离。
4. 基于秸秆与木材在化学组成和结构的差异，创建了无污染汽爆新技术。为实现秸秆的清洁、高效全利用奠定基础，实现了汽爆秸秆制浆，联产低聚木糖、腐植酸、生态肥料和汽爆秸秆蛋白饲料秸秆生态工业模式等。
5. 发明了秸秆变性技术及其制备生态环境材料方法，解决了天然秸秆不宜加工和传统秸秆材料生产过程中的化学黏合剂成本高和二次污染问题，且残渣可加工有机肥料。
6. 发明汽爆直接处理大麻纤维，建立清洁的大麻脱胶方法，建立了大麻纤维清洁脱胶，联产低聚木糖果胶和大麻杆制备生态板材生态产业链。
项目承担单位简介
中国科学院过程工程研究所的前身是中国科学院化工冶金研究所。在我国科学家叶渚沛先生倡导下于
纵观该所50年的发展，走过了一条发挥化工学科优势、关注学科交叉、加强应用基础、开拓应用领域和发展产业化的道路；经过几代人的不懈努力，初步具备了以“过程工程”为学科方向的条件。为此，经中央编制委员会批准，
自建所以来，我所积累了许多科研成果，培养了一批人才，在国内外学术界形成了自身的特色和优势，为国家经济建设做出了重要贡献。共取得科研成果598项，获国际、国家、院部级成果奖168项。其中，国际奖3项，国家三大奖21项（其中获国家科技进步一等奖2项，二等奖4项，国家自然科学二等奖3项）。专利申请项目在中科院研究所名列前茅。2000年被国务院学位委员会批准为"化学工程与技术"一级学科博士学位授予单位。现招生专业为：化学工程、化学工艺、生物化工、应用化学、工业催化环境工程和材料学。
目前，我所设有生化工程国家重点实验室、多相复杂系统国家重点实验室、绿色过程与工程重点实验室和国家生化工程技术研究中心（北京）。此外，清洁生产国家工程中心正在筹建中。目前在职职工270名，其中有中国科学院院士4名，中国工程院院士1名，博士生导师41名，硕士生导师70名，国家杰出青年基金获得者5人，中国科学院"百人计划"入选者12名，在学研究生380名；许多学术带头人在国内外学术机构任重要职务。中国颗粒学会挂靠我所，所内主办《过程工程学报》、《计算机与应用化学》和《颗粒学报》（英文版）三个学术期刊。
过程工程是为所有过程工业服务的共性学科，它研究物质的物理、化学和生物转化过程中物质的运动、传递、反应及其相互关系。其任务是创建高效清洁的物质转化工艺、流程和设备，解决实验成果产业化过程中的关键问题。我所面对生化、资源与环境、能源和材料等领域，加强工艺创新、过程设计和工程应用的能力，重视学科交叉和从分子工程到产品和过程工程中不同尺度的复杂体系的研究，致力于从个别现象归纳共性规律，创建普适方法，开发高新技术，以建设世界一流的过程与产品工程的现代化研究基地为奋斗目标。
社会经济效益
以秸秆废弃物组分全利用新技术研制开发的生态工业示范园区，对于解决我国农业秸秆资源的利用、促进农业可持续发展的工业原样具有重要的社会意义和经济效益，对我国未来的能源、材料、造势、化工等相关领域的发展将产生深远的影响。
项目承担单位：
中国科学院过程工程研究所
地址：北京市海淀区中关村北二条1号
邮编：100080
电话：82627071
网址：www.ipe.ac.cn
项目推荐单位：
北京市科学技术奖励工作办公室
地址：西直门大街16号（市科委院内北楼104房间）
邮编：100035
联系电话：66186832 66188227