一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 生物质能是指从生物质获得的能量，具有分布广、可再生、可存储、储量大和碳平衡等优点。生物质热解液化技术是生物质能的有效利用途径之一，具有广泛的应用前景。本技术研究工作和成效如下：1）采用低温预裂解和中温重整的两段式重整制备富氢气体和碳纳米管共产物的新方法，通过强化热裂解阶段重质组分定向转化与重整段聚合反应调变，实现碳纳米管产量增加，氢产量同步提高；2）引入电催化体系用于生物油全组分精制提质，提出了抑制析氢、直接还原等副反应的传质传荷协同强化方法，开发了原理样机；3）提出动态适应生物油组分特性的高值化转化技术匹配策略，指导制定实现生物油产业化应用的最佳技术路线。

糠醛来源于自然界的C5糖，是已大规模工业化生产的生物质基化工产品，其原料来源是农业和林业的废料，包括玉米芯、稻壳、木材废料等。由于这些可再生资源数量非常庞大，且其综合利用不与人类竞争粮食，通过它们生产糠醛，进而发展生物质糠醛基化工产品具有非常大的潜力。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 随着碳中和概念的提出，生物基材料，乃至生物基可降解材料，凭借其良好的环保特性而受到人们的广泛关注。糠醛来源于自然界的C5糖，是已大规模工业化生产的生物质基化工产品，其原料来源是农业和林业的废料，包括玉米芯、稻壳、木材废料等。由于这些可再生资源数量非常庞大，且其综合利用不与人类竞争粮食，通过它们生产糠醛，进而发展生物质糠醛基化工产品具有非常大的潜力。关键挑战在于糠醛是单官能团化的化合物，在聚合物工业中难以发挥重要作用，因此尽管其生产原料广泛、工业生产技术成熟，但市场容量非常有限，严重限制了以糠醛为基础原料的聚合物工业应用。

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。

将秸秆等生物质垃圾转化成生物质可燃气体再利用可以消除农业区烧秸秆造成的空气污染，还可以大大减少化石能源消耗及二氧化碳排放。传统的生物质热化学气化方法会产生大量的生物质焦油，焦油的能量一般占总能量的5%～15%,这部分能量因难于被利用而被浪费。焦油在燃气输送过程中冷凝下来形成粘稠的液体,附着于管道和设备的壁面上,很容易造成管道堵塞，而且焦油在燃烧时容易产生碳基颗粒排放物,造成空气污染并对燃气利用设备有严重的损害。 团队所设计的生物质气化成套设备采用了先进的焦油裂解工艺和独特的专利技术催化剂，具有无二次污染、含氢量高、热值高、转化率高等优点，显著降低了生物质燃气中的焦油含量，提高了燃气品质，保证了设备连续稳定运行。本项目的目标产品是中大规模生物质连续气化成套设备，产品主要适用于500户左右农户相对集中居住的大中型自然行政村屯或乡镇居民小区，所产生的生物质可燃气可供居民的做饭、烧水、冬季取暖等生活活动的需要。项目设备可以用于偏远地区的学校、工厂等中小型企事业单位的大面积区域性冬季集中取暖、供热，也可用于农村的大棚种植、禽畜圈舍等生产项目的大面积联合集中供热，还可为木材、谷物、烟草等农林产品在加工生产过程中的烘干作业提供燃料。本项目技术已经在东北和江苏做过两个示范性项目，技术较为成熟，产业化条件良好，可进行产业化生产。

1 成果简介 生物质材料是我国战略性新兴材料产业和生物质产业发展的重要领域，利用丰富的生物质资源开发环境友好和可循环利用的生物基材料，最大限度地利用纸包装废弃物和农业废弃物，制备的材料用以替代木材和黏土等材料，对于发展循环经济、建设资源节约型和环境友好型社会具有重大意义。 本课题利用废纸、黏合剂和生物质纤维原料（各类农作物秸秆粉末等）采用挤出法加工一种一定截面形状的型材，可进行多种后期加工，可制成包装构件、包装型材和轻质墙体材料等，生产工艺先进，技术方案新颖，生产效率高。 2 关键技术 项目成果突破的关键技术包括： （1）基于挤出工艺的原材料配方研究。通过配方和工艺参数研究，解决了一般生物质材料难以挤出加工的瓶颈，实现了连续挤出加工。形成配方方案一套； （2）基于废纸和生物质材料的型材制备技术方案研究。开发完成主要技术装备方案，设计了实验室条件下的成型模具一套，可较好实现材料制备。相关设备方案经细化和放大即可实现工业化生产； （3）为满足挤出制品后期加工的要求，开发了一种复配表面施胶剂，可用于制品的表面处理以及覆面材料的粘合，以利于加工制造外观美观、综合性能优越的型材成品。形成专利配方一套。 3 知识产权及项目获奖情况； 获得发明专利 3 项： ZL 201410097780.6，环保生物质材料及其制备方法； ZL 2012105235432，植物纤维发泡包装板材及其加工工艺和模具； ZL 201310583602.x，复配表面施胶剂及其制备方法和应用。 4 项目成熟度 该项目已完成实验室成果，成熟度 85%。 5 投资期望及应用情况 该项目期望以技术转让、合作开发方式进行进一步转化，预期投资额 500-700 万元（不含厂房）。其项目成果、技术方案在国内包装废弃物综合利用、农作物秸秆高效利用方面属领先地位。项目产品属材料制备基础技术；可用于不同生物质原料的连续式挤出加工处理，后续跟进各种最终加工工艺以制备不同生物质基型材。预期应用领域包括包装辅材、建材、家具。

目前羊毛制品的功能化加工都是通过化学整理获得的，而处理条件温和、损伤小、生态环保的羊毛生物法功能整理，长期以来没有取得突破。在国家“863计划”项目“羊毛纤维生物法功能化整理技术”（2008AA02Z203）、国家自然科学基金项目“基于酶促酰基转移反应的羊毛生物接枝功能化改性机理研究”（51073073）、江苏省科技支撑项目“基于多酶协同作用的羊毛制品生物法功能化整理技术及关键酶制剂制备”（BE2012019）、江苏省自然科学基金项目“谷氨酰胺转胺酶（TGase）催化羊毛蛋白交联改性及其机制研究”（SBK200920544）等项目资助下，本项目以生物技术为手段，综合利用多种生物酶制剂的协同作用实现了羊毛制品的生物法防缩、防霉和抗菌整理，建立了基于多酶协同作用的羊毛制品生物法功能整理关键技术。 关键技术 本项目在功能性羊毛织物加工方面主要形成了以下四个关键技术指标： （1）整理后羊毛织物强力保留率≥85%； （2）毛织物经、纬向毡缩率＜3%，面积毡缩率＜6%； （3）毛织物抗菌率≥90%； （4）耐洗涤次数≥20 次。 知识产权及项目获奖情况 本项目共申请专利 16 项，已经获得以下专利授权： 1) 一种生物酶法提高羊毛抗菌性的方法 200910031593.7329 2) 一种生物酶法提高羊毛阻燃性的方法 200910025310.8 3) 用氯化咪唑盐类离子液体/蛋白酶进行二浴法羊毛织物防毡缩的方法201010101761.8 4) 一种基于弱氧化和角质酶预处理的羊毛织物蛋白酶防毡缩方法200910031552.8 5) 一种应用角质酶/蛋白酶进行二浴法羊毛织物防毡缩工艺方法200810236012.9 6) 一种基于角质酶、角蛋白酶和蛋白酶处理的羊毛织物生物防毡缩方法200910031551.3 项目成熟度； 本项目已在无锡协新毛纺织有限公司，江苏鹿港科技股份有限公司得到了验证和推广

生物质材料是我国战略性新兴材料产业和生物质产业发展的重要领域，利用丰富的生物质资源开发环境友好和可循环利用的生物基材料，最大限度地利用纸包装废弃物和农业废弃物，制备的材料用以替代木材和黏土等材料，对于发展循环经济、建设资源节约型和环境友好型社会具有重大意义。本课题利用废纸、黏合剂和生物质纤维原料（各类农作物秸秆粉末等）采用挤出法加工一种一定截面形状的型材，可进行多种后期加工，可制成包装构件、包装型材和轻质墙体材料等，生产工艺先进，技术方案新颖，生产效率高。 关键技术 项目成果突破的关键技术包括： （1）基于挤出工艺的原材料配方研究。通过配方和工艺参数研究，解决了一般生物质材料难以挤出加工的瓶颈，实现了连续挤出加工。形成配方方案一套； （2）基于废纸和生物质材料的型材制备技术方案研究。开发完成主要技术装备方案，设计了实验室条件下的成型模具一套，可较好实现材料制备。相关设备方案经细化和放大即可实现工业化生产； （3）为满足挤出制品后期加工的要求，开发了一种复配表面施胶剂，可用于制品的表面处理以及覆面材料的粘合，以利于加工制造外观美观、综合性能优越的型材成品。形成专利配方一套。 知识产权及项目获奖情况； 获得发明专利 3 项： ZL 201410097780.6，环保生物质材料及其制备方法； ZL 2012105235432，植物纤维发泡包装板材及其加工工艺和模具； ZL 201310583602.x，复配表面施胶剂及其制备方法和应用。 项目成熟度 该项目已完成实验室成果，成熟度 85%。 投资期望及应用情况 该项目期望以技术转让、合作开发方式进行进一步转化，预期投资额 500-700 万元（不含厂房）。其项目成果、技术方案在国内包装废弃物综合利用、农作物秸秆高效利用方面属领先地位。 项目产品属材料制备基础技术；可用于不同生物质原料的连续式挤出加工处理，后续跟进各种最终加工工艺以制备不同生物质基型材。预期应用领域包括包装辅材、建材、家具。

区块链技术应用于具体周边实际工作的内容

在交通领域，特别是轨道交通领域，存在大量的电动机性质的负载。如大型交通枢纽中用于消防控制的的风机、水泵；轨道交通领域用于信号控制的转辙机等等。这些负载的正常运行直接关系着交通系统的安全可靠运行。然而由于种种原因，当前的交通领域电动机负载仍然使用着传统的分立元器件构成构成控制 与保护系统。其构成图如图1（a）所示。图1 电动机电控系统的构成a）分立器件构成的电控系统       b）CPS构成的电控系统 在采用传统的分立器件构成电控系统中（如图1 a所示），其主要电器元件构成为：熔断器（FU）＋断路器（QF）+接触器（KM）+热继电器（FR）。基本工作原理是：在正常情况下，由KM控制电路的通断，当过载或断相时，由FR控制KM切断电路，当短路故障出现时，由QF（FU）断开故障电路。 在分立元器件构成的系统中，由于采用不同考核标准的电器产品之间组合在一起使用时，保护特性、控制特性配合不协调；设计人员选择电器元器件可能匹配不当；成套厂购置不同生产厂家的元器件产品的质量不同和装配调整不当；用户现场整定不当；元器件生产厂家推广和技术服务不到位。因此要达到完善的选择性保护或是各种保护特性的协调配合的目标，难度很大。而一旦出现上述情况，通常会造成接触器的主触头烧毁、甚至造成飞弧，使故障扩大，影响邻近供电回路；断路器在系统出现短路故障时不能正常分断电路；保护装置不能起到保护电动机的功能，造成误动或拒动等。 近年来，由本项目负责人所参与的新型多功能集成化的控制与保护开关（CPS）已经在其他领域取得了大量的使用，并且取得了良好的效果。控制与保护开关结构图如图2所示。 由控制与保护开关电器（CPS）构成的电控系统如图1 b所示。 CPS具有多种分立器件的组合功能，且这些功能在产品内部具有协调配合的特性，因此，由CPS构成的电控系统与由分离器件构成的系统有以下不同： 具有控制与保护自配合的特性：CPS集控制与保护功能于一体,相当于断路器（熔断器）＋接触器＋热继电器＋辅助电器。很好的解决了分立元件不能或很难解决的元件之间的保护与控制特性匹配问题，使保护与控制特性配合更完善合理，只要根据负载功率或电流即可正确选择单一产品,代替以往的包括自电源进线至负载端的各种电器；大大减轻了设计人员的工作量。 具有较高的运行可靠性和系统的连续运行性能： CPS在分断短路电流后无需维护即可投入使用，即具有分断短路故障后的连续运行性能，CPS在进行了不小于1500次的AC-44操作性能后（相当于AC44电寿命）紧接着完成分断额定运行短路电流（Ics：O-CO-CO）试验后，仍具有不小于1500次的AC-44操作性能，这是由断路器等分立器件构成的系统所难以达到的，CPS的这一特性极大地提高了系统的运行可靠性和系统的连续运行性。 本项目拟研究： 研究交通领域的电动机负载的控制与保护的基本要求； 提出CPS应用与交通领域电动机控制与保护的特殊要求； 设计制作符合交通领域电动机控制与保护的CPS； 构建基于CPS的交通领域电动机的监控系统； 本项目前期研究成果丰富。拥有授权发明专利13个，累计发表文章13篇。随着国家战略的实施，未来将建设更多的高速铁路，也有更多的高铁站、地铁站等等。需要在交通领域安装更多的电动机。每一台电动机都需要一个控制与保护系统。如能用CPS来替代传统的分立元器件，将会产生显著的效果。具有很大的应用前景和社会效益。