项目简介： 餐厨垃圾等生物质废弃物易腐败、滋生蚊蝇，不但产生恶臭气体、滤出液等污染环境，而且已成为传播疾病的因素之一，同时餐厨垃圾的不当使用也威胁人身健康，因此餐厨垃圾的减量化、无害化和资源化处理已是国家的重大需要之一。本项目通过筛选、驯化获得能够高效降解木质纤维素、淀粉、蛋白质、油脂等的微生物菌株 20 余株，构建了系列微生物菌剂 5 种，研发了系列化的餐厨垃圾资源化装置。 利用上述菌剂在自主研发的装置中能在 6 小时内实现餐厨垃圾的资源化。作为土壤基质的产出物中有机质含量超过 80%，氮磷钾总量不低于 5%，其各项指标均符合或超过农业部有机肥相关标准（NY525-2012 和 NY884-2012）。 该土壤基质可有效改良当前的盐碱地和沙漠化土壤，恢复土壤的生态功能，其社会意义、环境意义重大。 上述相关技术成果在应用过程中具有能耗低，处理效果好的特点。 相关技术成果获得 2015 年天津市专利金奖，2016 年中国专利优秀奖。

脂肪叔胺是一类重要的有机中间体，广泛应用于石油化工，医药，农业化学 品及表面活性剂制造等工业。叔胺主要用于生产阳离子或两性离子表面活性剂的原料。叔胺生产的阳离子表面活性剂衍生物，作粘土改性，可应用于工业废水的治理；生产的两性离子表面活性剂衍生物，应用于石油开采中无碱三次采油，附加值高，市场前景更广阔。脂肪醇催化胺化反应生产叔胺是典型的气-液-固三相反应。涉及气液固三相之间的传质过程，对于工业规模反应器的传质效率有较高的要求。传统的搅拌釜式反应器传质效率差，不易工程放大。环路喷射式反应器在强化气液两相或气液固三相之间的传质效率有突出的特点，易于工程放大。

该项目围绕建筑固体废物高效资源化利用的重大社会需求，研发了适合我国特点的 分离、分选和质量调控等建筑垃圾处理工艺和核心装备，建立了建筑固废的全组分多路 径资源化利用模式，研发了建筑垃圾系列再生产品，形成完整产业链。该项目成果已在 北京、上海、河南等25个省市自治区建成生产线80余条，开发出再生混凝土、干混砂浆、 透水砖等系列产品，实现产业化应用。鉴定专家认为：成果拓宽了我国建筑固废资源化 利用途径，为改善建筑固废资源化利用模式、规范管理和行业健康发展提供了技术保障， 总体达到国际先进水平，对节能、环保和绿色制造有重要推动作用。

该项目围绕建筑固体废物高效资源化利用的重大社会需求，研发了适合我国特点的分离、分选和质量调控等建筑垃圾处理工艺和核心装备，建立了建筑固废的全组分多路径资源化利用模式，研发了建筑垃圾系列再生产品，形成完整产业链。该项目成果已在北京、上海、河南等25个省市自治区建成生产线80余条，开发出再生混凝土、干混砂浆、透水砖等系列产品，实现产业化应用。鉴定专家认为：成果拓宽了我国建筑固废资源化利用途径，为改善建筑固废资源化利用模式、规范管理和行业健康发展提供了技术保障，总体达到国际先进水平，对节能、环保和绿色制造有重要推动作用。

对不同来源、性质的农业固体废弃物分类采用蚯蚓生物消解与蚯蚓粪覆盖下的微生物分解，实现对废弃物的高效、清洁转化，获得高品质有机肥或基质生产原料。根据作物生长特性与育苗、栽培工艺要求，配制理化性质优良的基质产品。根据不同来源、性质的农业固体废弃物的特征，分别采用相应的无害化处理技术，确保在清洁生产条件下获得无害化处理效果与较高的物质转化效率。全程满足清洁生产要求；无害化处理效果符合国内外相关标准；物质转化效率在 60%以上。

TDA（芯片热设计自动化）软件是清华航院曹炳阳教授团队全自主研发的国际首个芯片跨尺度热仿真与设计系统。TDA软件可实现芯片从纳米至宏观尺寸的热设计与仿真，支持芯片微纳结构内部热输运过程的模拟研究，直接提高芯片热仿真精度与结温预测准确度，进而提高芯片性能、寿命和可靠性。

目前光伏发电还存在输出不稳定，易受外部条件影响等缺点。在实际应用当中，通常需要增加储能装置来保证电路光伏发电系统输出 的稳定性，这样必然会增加系统的成本；同时储能装置可能会引入一 些重金属元素，对环境造成一定的影响。另外，传统的直流电源通常 是由电网供能，并且很少具备远程控制功能，大大的限制了用户的使用范围。 本项目提出了一种新型多路直流电源的设计方法：采用光伏发电 和电网联合供电策略，来减少电能的消耗；采用无线控制技术，来实 现对电源的远程控制，为在有毒、封闭等特殊环境中应用电源提供了 一条可行的途径。同时结合激光测距仪的应用背景，设计了一种可输 出三路电压的小功率直流电源，其中高压支路可在输入为 5 V 到 30 V 时，输出 70 V 到 203 V 连续可调的直流高压，其驱动能力可满足一 般的雪崩二极管工作需要。测试结果表明，该电源可通过手机实现远程控制，其输出端纹波电压较小，可以满足一般的应用需求。

中国生产的镍氢电池性能与国外相比差距还很大，这是由于工艺设备落后、材料性能较差等原因造成的，电池的一致性、稳定性均有待提高。日本稀土贮氢合金全部采用片铸(Strip Casting)工艺生产，我国则全部采用模铸(Mold Casting)工艺生产。在国家“八六三”计划支持下，开发具有自主知识产权的稀土贮氢合金的铸片产业化技术，达到日本同期水平。该技术优点有：（1）可以提高稀土贮氢合金的比容量。相同成分的稀土贮氢合金采用模铸工艺生产比容量为320mAh/g，如果采用片铸工艺生产则比容量提高到340mAh/g；（2）活化速度快。模铸工艺生产的稀土贮氢合金需要10-15个完全冲放周期才能达到最大吸氢量，片贮工艺则只需要2-3个完全冲放周期。（3）抗氧化、耐腐蚀、寿命长。片铸工艺生产的相同成分稀土贮氢合金比模铸工艺生产的抗氧化和耐腐蚀性能好，使用寿命长200个循环周期；（4）可以降低原材料成本。例如生产比容量为320mAh/g的稀土贮氢合金，采用片铸工艺可以大幅度降低金属钴，降幅达到30%-50%；（5)能耗降低。片铸工艺生产的稀土贮氢合金全部有均匀细小的柱状晶组成、相分布均匀、偏析降低到最低限度、没有富锰析出，不需要热处理。模铸工艺生产的稀土贮氢合金偏析严重、富锰相析出，因此需要热处理来消除或减弱。 LaNi5型稀土贮氢合金是1969年荷兰菲利浦公司发现的，它具有电化学容量高、循环工作寿命长、对电解液有良好的耐蚀性、对过充电时正极产生的氧要有良好的耐氧化性、电催化活性高、反应阻力（氢过电压）小、氢扩散速率大、电极反应可逆性好、在电池工作温度范围（-20～+60）内有合适的氢平衡分解压、无污染。稀土贮氢合金的重要应用是它可以被用作镍氢电池的阴极材料。镍氢电池与传统的镍镉电池相比，其能量密度提高两倍，广泛应用于能源、化工、电子、宇航、军事及民用各个方面，如笔记本电脑、计算机、摄像机、收录机、数码相机、通讯器材、电动工具、混合动力汽车等。

进入21世纪以来，手性氨基酸作为最重要的原料和中间体，市场规模也越来越大。本项目目前研发的手性氨基酸包含L-2-氨基丁酸、D-苏氨酸、L-天冬酰胺、L-叔亮氨酸、L-色氨酸等。 创新点： 1）本项目采用一锅化反应，以廉价的L-苏氨酸为原料，经过工程菌催化合成2-氨基丁酸，反应时间10-12 h，原料的转化率达到99%以上，2-氨基丁酸的产量达到100 g/L以上。 2）以消旋化苏氨酸为原料，进行酶法拆分制备D-苏氨酸。底物添加量达到2.5 M,反应10 h内达到完全拆分，D-苏氨酸ee值为99%。 3）以天冬氨酸为原料，采用工程菌催化反应10-12 h，L-天冬氨酸转化率达到了94.4 %，L-天冬酰胺产量可达120 g/L，生产强度达到12.4 g/(L•h)。 4）基于构建的基因工程菌，采用偶联辅酶再生技术，转化廉价底物合成L-叔亮氨酸，反应24 h，底物转化率达95%，产量达到100 g/L以上水平。 5）其它手性氨基酸（L-色氨酸、D-氨基酸）发酵和生物合成正在陆续开展中。 6）多种高效酶制剂的工程菌株构建、发酵产酶以及多种中间体的制备。如苏氨酸脱氨酶、亮氨酸脱氢酶、甲酸脱氢酶、ω-转氨酶等，以及利用这些酶制备的多种医药中间体。

项目立足于国家粮食高产稳产增收等重大战略需求，持续进行马铃薯机械化产学研联合攻关研发，发明了马铃薯全程机械化种植技术，提出了马铃薯高台大垄机械化栽培技术和机械化种植合理密度、水肥耦合增产集成技术栽培模式；创制了具有自主知识产权的马铃薯机械化种植的气吸播种、动力中耕除草培土防病虫害、除马铃薯秧叶、收获及分级处理5种全程机械化装备；解决了马铃薯机械化作业效率低难度大等技术难题，显著推动了马铃薯机械化装备升级换代和行业科技的提升，实现了农机农艺农技相结合的马铃薯机械化粮食增产目标。项目主要发明点如下： （1）探明了智能动态供种和负压吸种正压吹种组合作用的气吸式马铃薯播种新理论，创新了基于无液体润滑的陶瓷镀层凸凹锥体动态紧配密封的排种器气室新结构；破解了排种器因取种区供种量不恒定而取种难和排种时前惯性力作用而引起的零速投种技术难题，创制了常规薯和微型薯兼用的气吸式马铃薯精量排种器，集成创制出高速智能气吸式马铃薯精量播种机。填补了我国无气吸式马铃薯播种机田间应用的空白。 （2）项目首次基于分体刀辊独立驱动仿垄形碎土培土除草技术，提出了马铃薯动力中耕机具防除病害理论，创建了刀辊双螺旋导向输送防堵和立刀仿垄形螺旋刀辊排列技术，发明了动力中耕除草培土防害驱动式马铃薯中耕培土机。 （3）提出了马铃薯茎叶粉碎还田刀具的双刃口双旋向空间曲线设计理论，创建了双螺旋排列仿垄形清除茎叶新方法，发明了系列多功能正反转作用刀具及刀辊，突破了马铃薯除茎叶难的技术瓶颈；创制了系列马铃薯双螺旋交错组合式刀辊总成，解决了马铃薯机械化除茎叶的难题。 （4）发明了马铃薯收获机防堵技术，创制了切导土浮动圆盘减阻系统，解决了因马铃薯收获机喂入量动态不恒定导致的堵塞壅土难题；发明了去硬杂物防阻自调技术，创制了自转增隙自复位除石或硬杂物等减阻装置，解决了马铃薯收获过程中田间石块等硬杂物产生的突变阻力或卡死升运分离部件的技术难题。 （5）基于马铃薯收获升运分离技术，提出了升运链长度、频率、振幅与土壤含水率等土壤特性相匹配的薯土分离规律，创制了马铃薯收获机升运分离总成，解决了马铃薯收获机因升运分离能力差而影响马铃薯收获机收获质量的问题；避免了因升运分离技术不佳导致马铃薯机械损伤的技术难题。 （6）项目提出了马铃薯四垄归一垄的马铃薯收获新方法，创建了具有横向换向功能马铃薯横向归垄技术，创制了马铃薯收获机专用的归垄装置，解决了马铃薯收获过程中捡拾难效率低的难题。 （7）针对目前马铃薯分级机分级级数少、规格范围不可调的技术难题，发明了无级调节技术，创制了马铃薯分级机无级调控机构，解决了马铃薯分级机级数规格不可调不可控的问题。 目前该成果在东北、西北、西南、中原等马铃薯主产区大面积应用推广，满足马铃薯栽培区北方一作区和中原二作区的马铃薯机械化种植。5种装备经样机试验、性能测试生产考核技术已成熟，获得自主知识产权30余件。本项目创制的系列马铃薯装备，为马铃薯机械化种植提供可靠技术保障，为保证国家粮食安全做出了贡献。