陈温福院士团队孟军教授课题组在生物炭-微生物协同治理抗生素污染方面取得新进展

由生物质制成的炭具有无烟、无味、热值高等特点，可以直接施放到土壤中或作为炭基肥的原料使用，一方面改良土壤、增加肥力，另一方面利用其耐降解性质，延长碳在土壤中的封存时间，降低温室效应对全球气候变化的负面影响。此外，生物炭是一种很好的吸附剂，具有较大的比表面积，其表面含有丰富的含氧活性功能团，可净化水质，吸附土壤中一些常见的环境污染物如重金属、农药等。因成本较低，已广泛使用于化工、冶金、环保、农业等领域。 目前，已有的生物炭生产系统都会至少存在下列问题之一：①产能小，难以满足大规模生产需求，如窑式炉、釜式、螺旋推进炉等；②炉内温度难以控制，生物炭品质难以保证，如竖流式炉等；③对原料要求高，应用范围受到限制，如回转窑；④能耗大，生产成本高，存在环境污染（特别是焦油难处置）。针对以上问题，东南大学将炭化过程产生的副产品（焦油和热解气）进行燃烧，燃烧产生的高温烟气采用内外联合加热方式为生物质炭化过程提供热量，无焦油产生，实现连续式进出料和能量梯级利用。目前已建成日处理秸秆量7吨和24吨的成套工程，日产生物炭约2.1吨和7.5吨。工程连续稳定运行。 本技术已申请国家发明专利3件（授权2件），发表学术论文12篇，获国家“973”、江苏省环保厅科技项目支持。

由生物质制成的炭具有无烟、无味、热值高等特点，可以直接施放到土壤中或作为炭基肥的原料使用，一方面改良土壤、增加肥力，另一方面利用其耐降解性质，延长碳在土壤中的封存时间，降低温室效应对全球气候变化的负面影响。此外，生物炭是一种很好的吸附剂，具有较大的比表面积，其表面含有丰富的含氧活性功能团，可净化水质，吸附土壤中一些常见的环境污染物如重金属、农药等。因成本较低，已广泛使用于化工、冶金、环保、农业等领域。 目前，已有的生物炭生产系统都会至少存在下列问题之一：①产能小，难以满足大规模生产需求，如窑式炉、釜式、螺旋推进炉等；②炉内温度难以控制，生物炭品质难以保证，如竖流式炉等；③对原料要求高，应用范围受到限制，如回转窑；④能耗大，生产成本高，存在环境污染（特别是焦油难处置）。针对以上问题，东南大学将炭化过程产生的副产品（焦油和热解气）进行燃烧，燃烧产生的高温烟气采用内外联合加热方式为生物质炭化过程提供热量，无焦油产生，实现连续式进出料和能量梯级利用。目前已建成日处理秸秆量7吨和24吨的成套工程，日产生物炭约2.1吨和7.5吨。工程连续稳定运行。

生物能源是太阳能在生物体内以化学能储存的能量形式,是最安全洁净，持续可再生的重要能源，也是解决可替代交通运输燃料的最有效手段。生物航空煤油是利用非食用植物油（麻风树油，微藻油等）为原料，进行加氢，去氧，裂解异构化等改性处理后获得生物航空煤油。生物航空润滑油，利用蓖麻油为原料，通过酯化反应获得耐高温多元醇酯，替代石油基的润滑油，同时也是新一代耐高温新型航空润滑油的重要保障。

(1) 技术属性说明 本项目利用发酵工艺取得灵芝三萜类化合物，开展了临床前药理药效研究，并进行了药物 动力学研究与固体制剂开发。 (2) 技术创新点 利用细胞培养生产灵芝酸单体，结合生物发酵，生物工程技术与现代制剂技术，确定了灵 芝酸单体的制备工艺、药理学评价、制剂制备的工艺路线，并验证了工艺的可行性和稳定性。 此外，完成了灵芝酸有效成分的分子结构式的鉴定，建立了定性和定量分析方法；完成了药效 学研究、实验动物模型的建立、观察了灵芝酸扶正作用的药效学作用、增效作用研究；完成了 药物动力学研究，建立了灵芝酸生物体内定性和定量分析方法；进行了药物动力学研究，确定 了固体制剂的制备方法，为医药企业的产品开发与推广打下基础。

（1）技术属性说明本项目利用发酵工艺取得灵芝三萜类化合物，开展了临床前药理药效研究，并进行了药物动力学研究与固体制剂开发。（2）技术创新点利用细胞培养生产灵芝酸单体，结合生物发酵，生物工程技术与现代制剂技术，确定了灵芝酸单体的制备工艺、药理学评价、制剂制备的工艺路线，并验证了工艺的可行性和稳定性。完成了灵芝酸有效成分的分子结构式的鉴定，建立了定性和定量分析方法；完成了药效学研究、实验动物模型的建立、观察了灵芝酸扶正作用的药效学作用、增效作用研究；完成了药物动力学研究，建立了灵芝酸生物体内定性和定量分析方法；进行了药物动力学研究，确定了固体制剂的制备方法，为医药企业的产品开发与推广打下基础。已申请的国家发明专利：（1）灵芝酸单体Me环糊精包合物及其口服固体制剂的制备方法，申请号：200910050801.8，（2）灵芝酸在肿瘤生长或增殖抑制剂中的应用，申请号：CN200510026378.X（3）灵芝酸在癌症治疗中作为增敏增效剂和抑制剂的应用，申请号：CN200510112304.8（4）灵芝酸在制备癌转移抑制剂中的应用，申请号：CN200510112303.3（5）灵芝酸在癌症治疗中的应用， PCT申请号：PCT/CN2006/001171

“陕北矿区建设一流现代化矿井综合技术研究”项目受到陕西煤业化工集团有限责任公司的资助，通过了陕西省科技厅组织的验收，并获得陕西省科学技术二等奖。课题组成员围绕课题共在核心期刊以上刊物发表论文5篇。本研究成果得到实际运用，研究成果受到了同行的高度评价。

通过对山东省苹果主产区的老果园土壤养分、酸碱度及微生物 的研究表明，20 年生以上的老果园普遍存在土壤养分和微生物失衡、土壤酸化 等问题。项目采用矮化自根砧密植栽培模式，配合主要根系分布区土壤局部改 良，克服“连作障碍”的技术思路，根据老果园土壤分析结果，研制了苹果重 茬栽培专用有机基质,对老果园土壤进行局部改良，有效恢复土壤养分和微生物 平衡；利用结果早、根系分布浅、适应性强的 M9T337 脱毒优系矮化自根砧带分 枝果苗，以矮化集约栽培技术，成功克服了“连作障碍”，建立了现代矮砧集 约栽培模式苹

完成人简介：申烨华教授一直从事资源化学、化学生物学与分析化学的教学和科研工作。主要研究方向为资源化学与蛋白质化学，研究课题包括以沙生木本油料植物长柄扁桃为核心从事沙生植物产业化开发研究、以自主开发的新型生物柴油固体催化剂为技术核心开发生物柴油新技术、以重组蛋白的表达纯化复性及结构解析为技术核心从事基质金属蛋白酶抑制剂与抗癌机理研究。获陕西省科技进步一等奖和三等奖各一项。申请专利17项，获国家授权发明专利14项（第一发明人9项），转让专利1项。陕西省科技厅鉴定科研成果3项，关于长柄扁桃食用油和蛋白粉的研究为国际首创，三项成果的技术均达到国内领先水平。发表研究论文80余篇，其中SCI收录30余篇。 成果内容：生物柴油生产新工艺，适用于动植物油脂、餐饮废弃油和酸化油等原料，技术核心是拥有两种新型催化剂，酯化阶段用有机酸代替常用的硫酸催化剂，酯交换阶段用固体催化剂代替常用的氢氧化钠催化剂，通过“常压酯化、酯交换”等工艺，生产合格的生物柴油、生物重油、生物轻油、工业甘油等四种产品。该项技术入选国家发改委颁布的“十三五低碳技术”。 成果优势及用途：针对中国生物柴油原料的特性，最先进的生产工艺是酯化酯交换蒸馏生产生物柴油。经过多年的生产总结，研究团队在优化酯化与酯交换两种催化剂，以及改造工艺和设备的基础上，研究出“常压酯化、酯交换、脱醇、水洗、干燥、减压蒸馏”生产合格生物柴油的工艺。此套新工艺从设备投资、物料消耗、能耗、产品品质及环保配套等多方面达到国内及国际领先水平。 技术特点：（1）生物柴油产品收率高。收率≥92%，平均水平是87%；（2）消耗低。综合能耗≤200kg标煤/吨产品，目前的平均水平300kg标煤/吨产品。甲醇消耗≤130kg /吨产品，目前的平均水平≥150kg /吨产品；（3）无新增污染物。无酸渣产生，用硫酸作催化剂会生成大量的酸渣；（4）投资低。以相同原料5万吨/年生产装置比较，该装置投资为3500万元人民币；中压水解工艺为6500万元人民币；酯交换工艺4300万元人民币；（5）产品质量优异。产品可达欧盟5标准的质量要求。 投资预算：总投资约5000～6000万元，其中固定资产4200～4500万元，流动资产1500～1800万元。 成果知识产权情况：授权国家发明专利7项、授权国家实用新型专利2项、科研成果鉴定1项。 

成果与项目的背景及主要用途： 本项目的出发点是将我国大量的生物质及城市有机废物资源（如农作物废弃 物、林业废弃物、城市垃圾中丰富的有机物、造纸造浆中的废物、酒精生产厂的 废液废渣、动物粪便、食品加工中的废弃物、家庭中有机垃圾、草类废弃物，产 量约每年 30 亿吨）高效转化为清洁的电力。我国当前的生物质及城市有机废物 资源没有得到合理的利用。 利用生物质作为能源，不仅有助于我国长期的能源供给问题的解决，更重要 的是可改善环境质量。本项目技术路线所排放污染物如二氧化碳、硫化物、粉尘 粒子的浓度大大低于现有的燃煤发电厂。此外，高效、清洁的气化发电技术可以 克服现有的城市垃圾处理处置方式的缺点。与现有垃圾焚烧炉技术相比，本项目 的技术路线具有以下优点： 1）发电效率高；2）炭转化率高、能量利用率高；3） 排放的二次污染物少；4）初投资和远行费用低。 本项目的目的是有效地利用生物质及城市有机废物，通过流化床气化的方式 将其转变为电力。确保生产电力的成本可以与现有的燃煤电厂竞争，同时确保生天津大学科技成果选编 产过程符合环境友好性要求，没有明显的二次污染。 技术简介： （1）低焦油生物质气化发电技术。低焦油控制技术：<10mg/Nm3。生物燃 气品质提升技术:热值>6MJ/Nm3。多原料生物质气化技术已处于中试阶段，采用 农村秸秆等剩余物进行气化制备生物燃气，满足农村 500 户居民供暖、炊事，剩 余燃气发电并网，用于照明等。利用农林废弃物进行集中供气、供暖、发电，使 用玉米芯、棉花秸秆、麦秸为原料，年处理量为 5200 余吨，产气量 15000m3/天， 气柜出口气体的焦油含量为 8-10mg/Nm3,燃气热值为 5200-6000KJ/Nm3，气化炉 气化效率 72-75%，该技术焦油含量低，后续净化工艺简单，焦油废水排放少， 对环境污染小。 （2）生物质快速热解制备生物油技术，包括生物质选择性催化热解工艺优 化；生物油精制改质的技术工艺路线；车用替代液体燃料的技术开发；千吨级工 艺包的研发与示范。 生物柴油制备技术，规模化高效清洁生物柴油技术 适应多种原料包括地沟 油、粮油加工下脚料与动物植物等，体现出高效清洁优势，具备规模化连续化运 行能力。 （3）新型生物柴油制备技术，研究顺磁性整体细胞催化工艺，兼顾环境与 成本优势，试图突破化学法与固定化酶法的局限性，生物柴油原料拓展与加工工 艺集成，藻类能源植物、耐高盐碱能源植物选育栽培；热化学热解气化与生物发 酵耦合工艺，实现全组分综合利用。 技术水平及专利与获奖情况： 本技术水平处于国内领先水平，在国际上也是先进的。目前正在申报发明专 利 2 项。 应用前景分析及效益预测： 本项目的市场前景很大。以天津市为例，天津市每年约有 600 万吨生物质资 源，可发出功率为 90-100 万千瓦的电。若考虑大量种植能源作物，则可以发出 更多的电，而且随着发电规模的扩大，可以显著降低成本。如果单座发电厂的规 模在 2000-4000kW，该发电成本与燃煤电厂相当。为天津市大量的生物质废物找 90天津大学科技成果选编 91 到一条合理的利用途径，同时解决了因城市有机垃圾堆置而带来的环境污染问题。 以 2000 千瓦的发电能力为例，投资回收期为 2.2 年，年盈利为 220 万左右。 应用领域： 现有的发电厂、热电厂、农场、乡镇、农林产品加工厂、城市生活垃圾处理 站。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 需要稳定的生物质或生活垃圾原料供应（年需要量为 22000 吨左右）；设备 相对比较简单，但需要由相关的厂家定制生厂；厂房面积约为 15000－20000 平 方米；投资规模在 700 万左右。 合作方式及条件：技术一次购买，技术入股，合作投资入股均可。