我国每年农林固废、城市厨余垃圾等生物质固废中近 60%被焚烧或随意处置，严重污染环境，也是造成雾霾的重要原因之一。南开大学生物质资源化工程中心多年来致力于以生物质固废为原料生产有机肥系列技术的研究应用，获得了高效降解木质纤维素、淀粉、蛋白质、油脂等的细菌、放线菌和真菌，构建了微生物菌种库和系列化菌剂；开发了可在 5-15 天内将生物质固废转化为有机肥料和富含有益微生物的生物有机肥生产工艺及系列化产品；自主设计研发了以布尔 玛金式搅拌装置为基础的微生物发酵装置，开发了系列化的微生物好氧/厌氧发酵装置。 本项目已申请国家专利 50 项，其中授权发明专利 10 项、实用新型专利 5 项；代表性 SCI 论文 5 篇，出版专译著 7 部；本项目有关技术已被深圳芭田公司、天津百利阳光公司应用，近三年产生了显著的经济、社会和环境效益；本项目已获得 2017 年中国产学研合作创新成果一等奖。

成果描述：生物柴油以其可再生性及环境友好等优点倍受人们瞩目。目前生物柴油工业生产主要采用均相碱催化酯交换反应。该法虽催化效率高，但生产过程中为降低生物柴油产品含碱量，通常采用稀酸及水洗涤，造成大量含碱含盐废水排放，带来环境问题，且洗涤后产品需脱水干燥，后续工艺复杂，能耗高。本成果提出了一条在甲醇亚临界条件下，采用微量碱催化制备生物柴油的新工艺。选择以精制菜籽油为原料，选择以酯交换反应转化率为指标，在优化条件下，菜籽油一段转化率可达85.5%，两段转化率可达98%；生物柴油成本单价为6372.5元/吨，相较于传统工艺减少了486.1元/吨。市场前景分析：化工市场与同类成果相比的优势分析：1： 产品碱残留量小于10 mg/kg； 2：原料油转化率不低于95%； 3：生物柴油产品符合国标BD-100； 4：原料油价低于5000时，生产成本不高于6400 元/吨

菊芋是一种重要的经济作物，可以在干旱地和盐碱地等边缘土地上大量种植。菊粉 (一种 多糖) 是菊芋块茎的主要组分，可以由菊粉酶或蔗糖酶降解为果糖和葡萄糖等单糖。与纤维素 乙醇和纤维素乳酸相比，生物转化菊芋生产乙醇或乳酸的技术相对简单，更易于产业化。但目 前的菊芋生物质生产燃料乙醇和乳酸技术需要使用昂贵的菊粉酶来降解菊芋生成单糖，进而发 酵成乙醇或乳酸；而且发酵产物浓度偏低，造成高昂的产物分离成本和生产成本使这一技术并 不具备产业化的潜力。 本项目的菊芋生物质生产燃料乙醇和乳酸技术采用华东理工大学研发的高固体含量底物 同步糖化与发酵技术。该技术主要包括整合生物加工菊芋生产乙醇技术和高固体含量同步糖化 与发酵菊芋生产乳酸技术。其中，整合生物加工菊芋生产乙醇技术使用自主筛选的具有高菊粉 降解活性的酿酒酵母同步糖化与发酵菊芋生产乙醇，并采用新型的螺带搅拌式反应器，实现了 无菊粉酶添加的整合生物加工过程，乙醇浓度可达14%(v/v)以上，菊芋转化率达80%以上；高 固体含量同步糖化与发酵菊芋生产乳酸技术通过自主研发的螺带型反应器处理固含量达30%以 上的菊芋进行乳酸发酵，与常规发酵反应器相比，电耗降低80%以上，发酵液中乳酸浓度可达 11% (w/w) 以上，菊芋转化率达80%以上。本技术的实施将会大大降低菊芋乙醇和菊芋乳酸的 生产成本，为菊芋生物质的生物炼制产业化奠定基础。

相对于传统的无机及有机絮凝剂而言，生物絮凝剂具有生物法和物化法的长处，并具有安全、高效、用量小、无二次污染等特点，具有广阔的应用前景。但到目前为止，生物絮凝剂在实际生产中尚未得到推广应用，生产成本过高一直成为阻碍其推广的主要原因。优选原料、降低生物絮凝剂的生产成本将成为促进生物絮凝剂发展的重要手段。本技术开发一种从废弃生物质制备生物絮凝剂的新方法，成

已有样品/n微生物法生产天然香料α-松油醇技术。　　成果简介：α-松油醇(FEMA 3045)有稳定的丁香花、铃兰花等花香香气，是我国重要的出口香料品种，可用于调配柠檬、甜橙、桃子、柑橘等食用香精。α-松油醇天然存在于柑橘精油、松节油、桉叶油、迷迭香油等多种植物精油中，但在精油中的天然含量一般较低，因而实际使用的α-松油醇主要来源于化学合成。本成果突破现有技术以化学合成法生产α-松油醇的技术瓶颈，提供一种微生物法生产香料α-松油醇的方法，通过该法生产的香料属于天然香料，克服了化学合成法存在的安全性问

人类在发展过程中目前面临能源危机和环境污染双重压力。在能源消费方面，目前世界能源消耗91%的是一次性矿物燃料能源，但矿物燃料是有限的，不可能成为人类的永久性能源。因此寻找可替代化石能源的新能源是人类可持续发展的必由之路。 据估计，全世界每年由光合作用而固定的碳达2×1011 吨，含能量达3×1018 千焦，可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物质约为1700 亿吨，而目前将其作为能源来利用的仅为13 亿吨，约占其总产量的0.76％，生物质资源开发利用潜力巨大。据测算，我国拥有的生物质能资源为50 亿吨左右，是我国目前总能耗的4 倍左右[5]。生物质资源虽然丰富，但由于保存和转化的技术落后导致生物质资源浪费严重，如秸秆等农业废弃物在田间焚烧，林业产品加工产生的木屑、锯末等被直接丢弃，食品加工的壳、皮等被当作垃圾填埋，这不仅污染了环境，还造成了生物质资源的巨大浪费 利用生物质制备炭材料，在能源领域利用可以直接作为燃料使用，可以避免生物质原料本身能量密度低、体积庞大难于运输等弊端，同时相对于燃煤可以减少硫排放，从而减少对环境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的场合才使用，目前生物质炭在能源方面主要作为高端的燃料电池正极材料。另一方面生物质炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面积、发达的孔隙结构以及较好的化学稳定性和机械强度，在环保领域对重金属良好的吸附性能，因此对重金属废水处理及土壤恢复与改良具有巨大的应用潜力[8-14]。 由于传统工艺制造活性炭成本高，因此限制了其应用范围。如何最大限度降低制造成本是科研工作必须努力的方向。 生物质炭的制备方法主要分为：热分解法，微波炭化法，水热炭化法。热分解炭化法是目前制备生物质炭的主要方法，热分解制备生物质炭是在隔绝空气条件下生物质的高温裂解成炭，一般需要炭化与活化两个过程且二者可分步或同步进行。首先炭化过程是在300 –1000 0C下使生物质中分子链中C-O、C-C键断裂成炭，随着温度的升高, 生物质炭的产量降低, 含碳量逐渐增加。活化的目的是利用气体或化学物质改变炭化料的内部结构, 扩大孔体积, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸气、空气、CO2进行活化；化学活化则采用化学物质如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物质炭产品。热分解法的缺点在于反应时间长，反应耗能大，传热效率低和反应原料加热不均匀等。微波炭化法则是通过被加热体内部偶极分子的高频往复运动，使分子间相互碰撞产生大量摩擦热量，继而使物料内外部同时快速均匀升温从而达到裂解及炭化的目的。微波加热具有操作简单、升温速率快、反应效率高、可选择性均匀加热等优点。生物质通过微波炭化处理其活性炭得率较高(一般达到40%左右)且表面积大。但微波炭化的不足在于物料的反应温度不能精确控制，过量的微波辐射将对人体健康有损害且工业化放大过程比较困难。水热炭化法是在一定温度(一般200 ℃)和压强（下将水热反应釜内的生物质( 碳水化合物、有机分子和废弃生物质等) 、催化剂和水进行加热，实现对生物质炭化的过程。水热炭化一般制得的生物质表面积小一般500m2/g以下，同时反应时间长，因此生产成本较高。 总之制备生物质炭材料具有丰富的原料来源，同时在能源及环境方面具有广阔的应用前景，尤其在重金属污染治理及土壤恢复及改良前景更为广阔。但目前生物质转化为炭流程长，分解温度高，造成生产成本高而致使生物质的利用率低。如何更高效、成本更低廉实现生物质的炭转化，无论对于人类能源结构优化及环境保护均有十分重要的现实意义。 本项目提出了一种酸催化裂解炭化生物质原料的方法，采用酸催化直接将生物质分解及炭化，并在低温下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 过程，吸收炭化及活化过程蒸发的酸及液态有机物，酸进行循环利用，实现生物质炭材料绿色制备。由此可以制备出生物质炭材料比表面在1000m2/g以上，得率达到50%以上，从而降低生物质炭的制造成本，拓宽其应用范围。二．技术路线酸催化生产技术路线见下图，生物质粉碎后，采用一定酸浸湿润，干燥后进行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷却，炭化活化过程进行酸回收并返回使用，炭化完全后冷却，加粘结剂压块便得到生物质炭。  图1 酸催化制备生物质炭工艺流程三．技术开发内容及指标技术开发内容生物质原料的筛选及酸种类的筛选温度、时间工艺参数的优化；粘结剂的选择与添加工艺确定日处理1吨中试放大设备选择与设计；技术指标生物质炭得率大于50%；生物质炭的碳含量高于80%；生物质炭燃烧后的灰分小于5%；生物质炭材料比表面在1000m2/g以上。四．经济效益初步分析生物质炭售价按3000元/吨计算，原材料及处理成本约1500元/吨；按年生产1万吨计算，年效益为=（3000-1500）x10000=1500万元。 本项目作为生物质炭新工艺相对于传统工艺，大幅度提高了生物质炭的转化效率及降低了生产成本，因此经济效益非常显著，如果作为活性炭使用效益更加显著。同时具有很好的推广前景。

油脂是天然可再生的资源，用其作原料所开发与生产的化工产品具有低毒性、易生物降解、人体亲和性和环境适应性好等特点。生物柴油（脂肪酸甲酯）研究始于20世纪50年代末60年代初，20世纪80年代飞速发展。早期研究目的替代化石柴油作燃料，目前已形成广泛的应用。脂肪酸甲酯既是生物柴油的基础组分，又在化工领域有广泛的用途。 本技术采用动植物油脂、废弃餐饮油、酸化油脂或棕榈油等为原料，通过与甲醇酯交换工艺生产脂肪酸甲酯产品，可进一步通过环氧化生产环氧化脂肪酸甲酯。产品闪点180℃以上，酸值0.6～0.8，转化率95%以上。

盐胁迫直接影响植物的生长，我国现有约9913万公顷的盐碱土地，占全国可用耕地面积近四分之一，无法进行大规模农作物种植。植物耐盐碱促生菌可以通过调节土壤pH值，促进植物对营养物质的吸收，调节植物激素，调节植物耐受氧化和渗透胁迫的能力等，帮助植物抵抗盐碱胁迫在逆境下生长增产。 对于耐盐碱促生菌Bacillus subtilis N51和Bacillus cereus T146，实验室现通过连续发酵，优化发酵工艺以及喷雾干燥工艺，制备孢子形成率达70%以上、干粉菌剂活菌数目达1010/g的菌剂。 对于菌株Kocuria sp. LA1T6、Bacillus sp. LA1T8和Pseudomonas sp.T44，实验室现进行多糖包衣制剂的开发，研制高稳定性、成膜性、安全性和缓释性的包衣制剂。

一、项目分类 显著效益成果转化 二、技术分析 本成果依托江苏省农业科技自主创新项目“功能性安全生物发酵饲料关键技术研发与应用”研发，通过大量实验筛选出的有益微生物对饲料原料进行发酵，用于动物生产。 选用优质饲料原料利用筛选分离的有益微生物经发酵工艺制成，能提高动物饲料的营养吸收，提升免疫和抗病能力，促进养殖动物肠道健康；发酵过程中生长的有益微生物强化肠道健康；发酵产生的风味物质有助于提高饲料适口性以及对养殖动物诱食性。有助于提高饲料适口性利于动物肠道健康，促进动物生长，降低饲料成本。

本项目针对筛选优良生产性状菌株、提高菌株生长性能、增强菌株有机酸合 成能力、提升菌株环境适应性等四个制约有机酸发酵过程效能的技术瓶颈，发展和实践了一整套提高短链有机酸发酵过程性能的的策略与方法。(1) 在菌株筛选方面，建立了基于微生物生理特性的理性定向筛选技术、基于有机酸生化特性的高通量定向选育技术。(2) 在营养供给方面，建立了基于全基因组序列的微生物营养需求解析技术、基于微生物营养需求的定向定量元素供给技术。(3) 在代谢流调控方面，建立了辅因子调控碳代谢流速度和流向的方法、微生物亚细胞代谢工程的碳流分区调控技术，发展了基于最优合成途径的碳代谢流流向及通量的调控方法、基于转运子工程的代谢流传输调控方法、基于微生物生理特性的分阶段过程控制技术。(4) 在环境适应性方面，建立了胁迫与耐受响应的有机酸发酵强化技术、发展了环境适应性的全局调控因子扰动解析技术。