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打造生物质经济的技术竞争力—记中科院过程工程研究所生物质炼制工程创新团队

时间:2014-03-04 16:28来源:中国化工报   作者:未知 阅读:


图为秸秆炼制产业化生产线一角。

最近十几年,生物质产业与生物质经济趋热,但目前生物质的生物转化效率还不能适应大规模工业化的要求。

中科院过程工程研究所生物质炼制工程创新团队作为国内从事生物质炼制研究的一支生力军,坚持基础研究和应用研究并重,在成果专利、示范工程等方面取得了一系列令人瞩目的成绩。

个人获奖心怀感恩 不久前,首届“闵恩泽能源化工奖”杰出贡献奖和青年进步奖揭晓,过程工程所王岚博士从候选者中脱颖而出,荣获青年进步奖。王岚在接受采访时表示,她取得的成绩得益于导师陈洪章研究员的悉心指导,离不开团队其他成员的无私帮助,还要感谢过程工程所为青年职工搭建的成长成才的平台。

翻看青年进步奖提名书不难发现,王岚自2004年就读硕士学位以来就一直从事生物质半纤维素降解与发酵丁醇的研究,逐渐成长为该领域青年科研人员中的佼佼者。

王岚曾主持完成过程工程所优秀青年人才前沿项目——从玉米秸秆发酵生产丁醇,参与吉林省与中科院科技合作项目——秸秆半纤维素发酵丁醇及其综合利用技术与示范,为建成年产600吨秸秆发酵丁醇中试生产线(吉林松原)及年产5万吨丁醇秸秆炼制产业化生产线(吉林松原)提供了技术支撑,在国内外产生很大影响。

2011年,王岚作为课题负责人,与国内同行一起承担了国家863计划课题——固态发酵过程控制及智能化装备开发关键技术。 

团队攻坚不辱使命

王岚所在的过程工程所生物质炼制工程创新团队,主要针对生物质资源转化生物基能源、生物基材料和生物基化工产品的关键工程性共性问题,运用现代生物过程工程技术、绿色过程工程理论和方法,研究开发生物质资源高效、清洁、循环转化利用的新理论、新过程和原创性替代技术,并进行工程化技术集成。

面对秸秆转化利用的技术难题,团队创造性地提出“选择性结构拆分—分层多级转化炼制”新思路,明确了秸秆结构与转化关系的新方向,并建立了以汽爆为核心的原料组分分离炼制技术平台、新型大规模纯种固态发酵技术平台、原料酶解发酵—产物分离耦合技术平台等。目前在国内已建成10余项秸秆等生物质炼制生物基产品新型产业化示范生产线,发挥了引领带动作用。

团队在关键技术平台工程放大与工艺一体化研究、关键粘结技术研究等方面也颇有建树,为规模化炼制生产线的建设奠定了坚实基础。例如不加酸碱低压无污染汽爆新技术平台已建立5m3、10m3、50m3等系列规模化汽爆组分分离方法与装置,有助于实现秸秆组分清洁高值全利用;新型大规模纯种固态发酵技术平台工业放大至50m3、100m3,应用于纤维素酶、生物农药等产业化生产,产率比传统固态发酵提高了2倍,能耗比液态发酵降低了87.5%,且消除了有机废水;纤维素固相酶解发酵与分离耦合技术平台成功放大到110m3工业规模,可获得>200g/L高浓度还原糖,纤维素酶成本降低80%。

目前,团队在秸秆等木质纤维素原料转化方面申请的专利达261项,其中国际发明专利17项(授权8项),中国发明专利233项(授权132项),实用新型11项。长期的基础理论和工程技术积累,为规模化炼制生产线建设提供了科技支撑。

锁定目标力求突破 

对于过程工程所“三项突破”之一的生物过程关键技术与装备,该所明确提出实现系列生物装备、生物介质的大规模国产化制造,发展30万吨级秸秆系列产品(乙醇/丁醇/聚醚多元醇等)高值化全利用的成套技术并推广应用。

2012年,由陈洪章研究员和李佐虎研究员发明的气相双动态固态发酵技术及其发酵装置获得第十四届中国专利金奖。该发明首创大规模新型固态纯种发酵技术平台,目前已经成功应用于纤维素酶、真菌杀虫剂等的产业化生产。 据王岚介绍,他们正在研发的面向新一代生物及化工产业的秸秆绿色炼制集成创新成套技术项目,也将进一步提升过程工程所在木质纤维素原料规模化炼制技术及其产业化方面的原始创新和转移转化能力。该项目的实施将完善木质素分级及其酚醛树脂生产线,改进丁醇发酵及产物在线分离技术,进一步提高发酵总溶剂产率,降低丁醇生产成本。未来该团队将通过技术转让与合作开发,与企业合作推动秸秆原料绿色规模化炼制技术的产业化,力争在2~3个地区实现规模化生产,提升我国生物质炼制领域的核心技术竞争力。 

(责任编辑:泉水)
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