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研发单位:中国科学院  发布时间:2018-08-24 14:05:08   更新时间:2018-08-24 14:05:08

成果简介:

    技术简介及特点:如何合理利用农作物秸秆、畜禽粪便、食用菌栽培肥料等农业废弃物资源,真正实现农业废弃物变“废”为“宝”,对缓解我国能源压力,保护生态环境,促进农业的可持续发展具有重大意义。本技术针对这些丰富的废弃物资源,建立了生物法资源化利用途径。1)开发了复合高温微生物菌群(好气性细菌及酵母菌和真菌)和特殊发酵过程,通过特殊有益微生物菌群及其产生的关键酶的催化作用,以及有机复配过程,将丰富廉价的农业生物质资源转化成复合微生物酶有机肥料,促进土壤生态环境改良,提供农作物生长中必需的元素,为有机农产品生产奠定基础。2)应用现代生物和化工技术,对厌氧消化过程主要微生物进行监测与调控,并开发了纤维素降解菌强化甲烷发酵技术,发酵过程微生物和废液循环利用技术,大幅度提高厌氧消化效率和甲烷产率,同时减少废水排放,为各种有机废弃物的资源化利用提供了新途径。3)农产品(粮食、水果、甜菜、甘薯等)加工过程中,会产生较多的副产物残渣,不仅造成了资源浪费,也给环境带来了压力。本技术以酶催化为核心,开发农产品加工副产物(如甘薯渣、苹果渣、甜菜渣等)的综合生物炼制技术,实现糖蜜、膳食纤维、优质饲料等产品的生产,并为发酵工业提供优质碳源。

    专利及进展情况:目前通过本项目的研究,已经获得多项可喜成果,包括开发了可用于城市生活垃圾高温堆肥的复合菌剂,接种该菌剂进行堆肥时发酵温度维持在55-65oC,堆肥腐熟周期缩短至10-15天。利用该菌剂堆肥具有发酵升温快、维持堆肥温度高、木质纤维素等复杂组分降解率高、堆肥周期短的特点,能显著促进垃圾腐熟,提高有效养分比重,提升堆肥品质,已应用于各类城市生活垃圾的高温堆肥处理。同时开发了含天然蒜叶粉的玉米芯和红薯渣混合发酵饲料,其粗蛋白含量高,粗纤维含量少,有益成分多,适口性好,可提高商品兔采食量,增强免疫力,降低发病率,提升饲喂品质。相关技术已申请中国发明专利3项。

    产业化前景分析:利用微生物对农作物秸秆、畜禽粪便、食用菌栽培肥料等农业废弃物资源进行综合炼制是变废为宝,缓解我国资源短缺问题的有效途径,同时也是解决农业废弃物腐败所带来环境污染的根本方法。高温菌较常温菌具有更高的微生物代谢活性和有机物降解速率,在固体废弃物生物转化领域具有广阔的应用前景。以本技术开发的复合菌剂进行农业废弃物原料的生物转化,可有效降解纤维素、半纤维素和木素等复杂组分,实现快速腐熟,提高堆肥或发酵饲料生产率,具有经济可能性。本项目预计投资500万元人民币,若直接转让给堆肥或发酵饲料生产厂家,则不需要增加新投资,每年可获得利润500万元以上。

 

来源: 国家科技成果网(www.tech110.net)技术服务专线:18977114078

研发单位:中国科学院  发布时间:2018-08-24 12:00:21   更新时间:2018-08-24 12:00:21

成果简介:

     技术简介及特点:可降解材料包裹型缓释肥料是以可降解的植物源材料作为包裹材料,通过无溶剂包裹工艺对化肥进行包衣制备而成。肥料养分通过包裹层微细孔进行缓慢扩散,实现养分的可控释放,达到减少肥料流失、提高肥料养分利用率、减少施肥次数的目的。该技术原料廉价易得,技术工艺简单,不需要复杂设备,生产成本低,克服了目前常规树脂包膜肥料成本高、价格昂贵和包裹材料难以降解的诸多弊端。

    该缓释肥料的突出特点是:(1)缓释高效:养分释放期为2~4个月,均衡释放,一次性施入可满足作物整个生长季的养分需求。(2)效益良好:可显著提高农产品产量和品质,可减少施肥次数和人力,提高农产品的经济效益。(3)生态环保:包膜材料可生物降解,降解后转化为腐植酸可改良土壤。该缓释肥料性能达到国家标准(GB23348),已经在玉米、水稻、园艺以及瓜果蔬菜等作物上大面积推广应用,产生了良好的经济效益和生态效益。

专利和进展情况:该技术获得3项国家发明专利授权,技术水平达国际先进,已实现产业化。

    产业化前景分析:2014年我国化肥产量近7500万吨,但缓释肥料推广应用仅有210万吨,缓释肥料占化肥的比例不足3%,因此,缓释肥料有巨大的发展空间。目前国内的缓释肥料产品以树脂包膜型肥料为主,产品价格高,包膜材料不可降解,不利于农业生产的大面积应用。国内树脂包膜缓释肥料价格比普通肥料增加成本50~100%,而可降解材料包裹型缓释肥料只增加30%的成本,肥料利用率可提高1倍左右,具有很强的市场竞争力。本技术不但生产成本低,而且设备投入少。年产万吨规模,生产设备投入200万元即可,达产后2年左右即可收回投资,有良好的经济效益。

 

来源: 国家科技成果网(www.tech110.net)技术服务专线:18977114078

研发单位:中国科学院  发布时间:2018-08-24 11:59:33   更新时间:2018-08-24 11:59:33

成果简介:

     技术简介及特点:工业酶是现代工业生物技术中相对成型而又潜力巨大的核心产业,支持了下游数十倍甚至数百倍的食品、医药、饲料、化工、能源及环保等工业的绿色制造及可持续性发展。随着分子生物学相关技术的迅速发展,酶制剂的发酵水平和性能均将进一步得到提高和改善,将更加有效地应用于生物及化工的各个领域,产生巨大的社会和经济效益。本技术针对我国工业酶制剂性能差、成本高、应用广度和深度不够等问题,进行新型酶制剂,特别是纤维素酶、漆酶、木聚糖酶、果胶酶、蛋白酶、脂肪酶、壳聚糖降解酶、非酶活性因子等的开发,及其在农业、环境、食品、饲料、医药、化工等行业中应用的研究。通过微生物选育、基因高通量筛选、酶高效表达、分子改造技术,提高酶制剂耐热、耐酸碱、催化效率等应用性能、降低生产成本,同时研究酶催化新工艺和新技术,实现大规模工业化应用。

    专利及进展情况:目前通过本项目的研究,已经得到了多种具有优良性能的酶制剂,包括高活性耐热半乳糖苷酶(85℃),该酶能将半乳糖转化生产低聚半乳糖,表现出广阔的应用前景,可用于乳制品、食品和保健品行业;嗜热碱稳定果胶酸裂解酶(70-75℃,pH 9.0-9.5),该酶已被应用于麻类脱胶及生物质原料的预处理;嗜热糖苷水解酶,包括木聚糖侧链水解酶(70-80℃)和内切木聚糖酶(70℃),这两种酶也已分别应用于提高木质纤维素类生物质的酶解效率中。本技术已申请中国发明专利8项。

    产业化前景分析:半乳糖苷酶可将牛奶中的乳糖水解,生产不含乳糖的牛乳及奶制品,以提供给乳糖不耐症人群。也可用于制备高甜度糖浆,用作冰淇淋和甜点的添加剂。利用其糖苷转移活性可合成低聚半乳糖,低聚半乳糖具有降低血压血脂、增强机体免疫力等功能。果胶酸裂解酶和糖苷水解酶被广泛应用于生物质的生物转化中以提高其酶解糖化效率。以本技术开发的耐高温酶进行生物质原料的生物转化,可显著提高生物质糖化效率,降低糖化能耗,因此市场需求量巨大,具有广阔的市场前景。本项目预计投资500万元人民币,若直接转让给酶制剂生产厂家,则不需要增加新投资,每年可获得利润500万元以上。

 

来源: 国家科技成果网(www.tech110.net)技术服务专线:18977114078

研发单位:中国科学院  发布时间:2018-08-24 11:58:10   更新时间:2018-08-24 11:58:10

成果简介:

    技术简介及特点:漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,主要用于有机合成、环境污染物降解、染料脱色、生物检测、电化学分析、造纸工业中纸浆漂白、纤维原料降解等,有着广阔的应用前景。漆酶目前已应用于纺织工业中的织物漂白,随着这种绿色生物漂白方式的环保效应和漆酶应用成本的不断降低,以及发达国家对中国纺织品进口的技术壁垒也迫使出口企业在生产中使用环保的漆酶制品作为染料助剂,漆酶在纺织工业中应用有着很大的增长潜力;漆酶在造纸工业中的应用尚处于起步阶段,随着国家对传统行业技术改造的不断深入,漆酶在造纸工业中的大规模应用已为期不远;漆酶在生物检测和有机合成中的应用还处于实验室阶段,其中漆酶在生物检测中的价值将随着相关生物电极产品的推出而逐步显现;漆酶在有机合成中的应用成为国内外研究的热点,高附加值漆酶催化产品的推出成为漆酶在有机合成应用中的关键;漆酶在饮料工业中已有应用,主要是啤酒和果汁的脱酚,提高饮料的稳定性、品质和风味。目前漆酶在工业化应用中还存在发酵水平低、分离纯化操作复杂、实际应用成本高等问题,如何提高漆酶发酵水平、简化分离操作、降低应用成本成为漆酶商业化急需解决的问题。

    专利及进展情况:已获得授权中国发明专利3项,并完成中试放大,漆酶发酵水平达到或超过国内外报道的先进水平;通过超滤浓缩得到液体漆酶粗产品,通过新型亲和磁性介孔从发酵液中可直接捕获漆酶,获得高纯度漆酶。

    产业化前景分析:漆酶的应用范围广阔,但不同的应用领域对漆酶的品质需求是不一样的,实际应用中的漆酶主要分为以下两种:粗漆酶和纯漆酶。目前,市场上的漆酶主要由一些知名酶制剂公司生产,如Sigma的漆酶售价达到1278.8元/克。为了打破知名酶制剂公司对漆酶制品的垄断和满足国内外对漆酶的强大需求,积极推进漆酶的大规模工业化生产具有广阔的市场前景和较好的经济价值。目前,国内尚未见漆酶大规模生产的公开报道,项目产业化后与国内外酶制剂公司在质量和价格上均具有比较明显的竞争优势;以产业化阶段年产粗漆酶100吨,高纯度漆酶6 公斤计算,预计销售额1600万元,利税720万元;生产过程环境友好,对生态环境污染较小,有利于经济社会的可持续发展。

 

来源: 国家科技成果网(www.tech110.net)技术服务专线:18977114078

研发单位:中国科学院  发布时间:2018-08-24 11:55:44   更新时间:2018-08-24 11:55:44

成果简介:

     技术简介及特点:丁二酸是一种重要的有机化工原料及中间体,主要用于医药工业、食品工业、化学工业等。传统的丁二酸生产方法主要是应用石化法生产。发酵法生产丁二酸是利用可再生糖源(如葡萄糖)和二氧化碳作为主要原料,开辟了温室气体二氧化碳利用的新途径,成本低廉,环境友好。近年来,由于石油危机及环境污染的双重压力,微生物发酵法生产丁二酸以其具有节约大量的石油资源并且可以降低由石化方法产生的污染等优点而受到广泛关注。本技术是采用自主研发、成功筛选出的高产菌株,以玉米秸杆为原料经前期处理后,最终发酵生产出高品质的丁二酸产品。本技术与传统丁二酸生产方法相比,主要有以下优势和特点:筛选到丁二酸高产菌株BE-1,并成功在生产中应用,实现高产;建立了新型离子交换树脂高选择性吸附分离丁二酸的方法,并实现树脂洗脱、再生简单和可重复;实现丁二酸生产的高转化率和高收率;生产无污染,清洁环保。因此,本技术项目是国家鼓励和支持的废弃资源综合利用和节能减排项目,也是循环经济和低碳经济发展模式的项目,是属于国家“863”计划的项目。

    专利和进展情况:采用反应和分离耦合的过程工程策略消除或较少产物对发酵过程的反馈抑制,实现新型工业化学品丁二酸的发酵工艺。对耦合工艺中装置、工程菌株等申请了发明专利。

    产业化前景分析:丁二酸是一种重要的平台化合物,在医药、农药、染料、食品、食品添加剂、防腐剂、聚合物等领域应用广泛。目前,丁二酸的市场需求是3-5万吨/年,但是预计未来五年内的市场需求达到每年20-30万吨/年。丁二酸目前的价格根据纯度等不同而不同,一般为1.5-2.0万元/吨。

 

来源: 国家科技成果网(www.tech110.net)技术服务专线:18977114078

研发单位:中国科学院  发布时间:2018-08-24 11:55:01   更新时间:2018-08-24 11:55:01

成果简介:

     技术简介及特点:以木质纤维素为原料的生物质产业必须走生物炼制的路线,对原料进行组分分离、分级转化、多联产,才能实现木质纤维素产业的经济效益。1)基于秸秆原料结构特性,发明了无污染汽爆炼制技术。2)创建了汽爆秸秆先固相解聚-后同步发酵新工艺,达到了工业规模发酵乙醇浓度在6%以上。3)提出了以秸秆乙醇为主,车用压缩生物天然气(CNG)、木塑材料为辅的秸秆炼制集成技术路线,建立了万吨级汽爆秸秆乙醇产业化技术体系,并组建出与其技术体系相配套的自主加工的工业化装臵系统;实现了秸秆等木质纤维素原料组分全利用,突破了秸秆发酵乙醇的技术经济世界性难题。

专利及进展情况:汽爆炼制技术体系已申请中国发明专利236项,其中授权150项,申请国际PCT专利17项,其中授权9项。“秸秆发酵原料炼制关键集成技术及工程示范”获得了中国轻工业联合会科学技术发明奖二等奖,“秸秆废弃物组分全利用新技术及其应用”和“秸秆等木质纤维素原料炼制关键技术与产业化示范”分别获得了北京市科学技术奖二等奖,“秸秆固态酶解发酵燃料乙醇、丁醇关键技术及产业化示范”获得了国家能源科技进步奖三等奖。

    产业化前景分析:生物乙醇是当今世界迅速发展的生物燃料,它的发展是为了降低对石油产品的依赖以及减少环境污染。乙醇作为清洁燃烧汽油的调和组分,其需求在快速增长。2015年我国燃料乙醇产量将突破200万吨。《可再生能源法》和《国家能源科技“十二五”规划》,国家以立法和规划的形式鼓励支持开发以木质纤维素为原料生产乙醇、丁醇等液体燃料。

    因此以生产清洁液体燃料为龙头的秸秆的生物量全利用技术作为秸秆生态工业的突破口,具有重大的社会经济意义与典型示范性。以生产清洁液体燃料为龙头的秸秆生态工业的兴起与发展,必将为新型高效农业的形成,城乡、工农一体化的发展,提供新的机遇与生长点。是将生态农业推向高级阶段的必要条件,具有重要的战略意义与现实意义。

 

来源: 国家科技成果网(www.tech110.net)技术服务专线:18977114078

研发单位:中国科学院  发布时间:2018-08-24 11:54:23   更新时间:2018-08-24 11:54:23

成果简介:

     技术简介及特点:汽爆梳分后的秸秆长纤维主要由纤维细胞构成,杂细胞含量低,纤维细胞含量可高达80%,梳分后的长纤维质量可与阔叶木纤维相媲美,利用秸秆长纤维可生产高品质生态板。汽爆后秸秆组织结构被破坏,柔软呈烟丝状,可降低30%湿磨机能耗。汽爆秸秆可不添加任何胶黏剂,可生产无胶生态板,降低了生产成本,无甲醛释放,确保了人体健康。

    汽爆梳分后的短纤维主要由杂细胞构成,营养高于纤维细胞;同时汽爆后秸秆具有芳香气味,增加了适口性,提高了动物消化率。通过微生物固态厌氧发酵,生产高质量饲料蛋白原料,同时使饲料富含高活性有益微生物及其活性代谢产物。

专利及进展情况:汽爆炼制技术体系已申请中国发明专利236项,其中授权150项,申请国际PCT专利17项,其中授权9项。“秸秆发酵原料炼制关键集成技术及工程示范”获得了中国轻工业联合会科学技术发明奖二等奖,“秸秆废弃物组分全利用新技术及其应用”和“秸秆等木质纤维素原料炼制关键技术与产业化示范”分别获得了北京市科学技术奖二等奖,“秸秆固态酶解发酵燃料乙醇、丁醇关键技术及产业化示范”获得了国家能源科技进步奖三等奖。

    产业化前景分析:我国人造板生产年均增长速度超过了20%。到2010年底,产量高达1.536亿立方米,其中纤维板4300多万立方米,刨花板1300多万立方米。我国人造板年生产量、消费量和进出口贸易多年位居世界第一。我国森林资源短缺,板材是木材的最佳代替品,木材的短缺使我国板材产业具有巨大市场。

    饲料工业已经成为国民经济中具有举足轻重地位和不可替代的基础产业,随着畜牧业的快速发展,饲料粮需求增量将高于国内粮食预期增量,饲料资源紧缺将成为畜牧业发展的关键制约因素。因此秸秆活性饲料具有巨大的市场,替代部分粮食,同时也可以作为苜蓿、羊草、青贮玉米等的替代用于反刍动物。

 

来源: 国家科技成果网(www.tech110.net)技术服务专线:18977114078

研发单位:中国科学院  发布时间:2018-08-24 11:53:28   更新时间:2018-08-24 11:53:28

成果简介:

    技术简介及特点:以木质纤维素为原料的生物质产业必须走生物炼制的路线,对原料进行组分分离、分级转化、多联产,才能实现木质纤维素产业的经济效益。针对秸秆转化丁醇过程中存在的酶解效率低、纤维素难以降解等问题,采用“秸秆两步水解制糖,水解糖与酶解糖联合发酵丁醇丙酮”的工艺路线,即首先将秸秆半纤维素水解,再将秸秆中的短纤维酶解,最后将水解物(以木糖为主)和酶解物(以葡萄糖为主)进行联合发酵,产出包括丁醇、丙酮、乙醇的溶剂(简称ABE),同时将秸秆中的木质素和为其它未被酶解的长纤维用于生产高附加值产品木塑板,实现秸秆组分分离分级转化的综合利用,降低了产品生产成本。

    专利及进展情况:汽爆炼制技术体系已申请中国发明专利236项,其中授权150项,申请国际PCT专利17项,其中授权9项。“秸秆发酵原料炼制关键集成技术及工程示范”获得了中国轻工业联合会科学技术发明奖二等奖,“秸秆废弃物组分全利用新技术及其应用”和“秸秆等木质纤维素原料炼制关键技术与产业化示范”分别获得了北京市科学技术奖二等奖,“秸秆固态酶解发酵燃料乙醇、丁醇关键技术及产业化示范”获得了国家能源科技进步奖三等奖。

    产业化前景分析:近年来由于农村生活能源结构的变化与集约化生产的发展,秸秆田间焚烧产生的烟雾已成为一大社会公害,如何合理利用秸秆日益引起各级政府的重视。但成熟技术很少,推广应用难于深入与持久。秸秆作为自然生态循环的大宗中间产物,如能从环境的污染源变成生态工业的宝贵原料,无疑具有重大的经济、社会和生态效益。因此以生产清洁液体燃料为龙头的秸秆的生物量全利用技术作为秸秆生态工业的突破口,同样具有重大的社会经济意义与典型示范性。以生产清洁液体燃料为龙头的秸秆生态工业的兴起与发展,必将为新型高效农业的形成,城乡、工农一体化的发展,提供新的机遇与生长点。是将生态农业推向高级阶段的必要条件,具有重要的战略意义与现实意义。

 

来源: 国家科技成果网(www.tech110.net)技术服务专线:18977114078

研发单位:中国科学院  发布时间:2018-08-24 11:52:59   更新时间:2018-08-24 11:52:59

成果简介:

    技术简介及特点:随着环境,能源问题日益严峻,固态发酵节水、节能的独特优势进一步凸显,得到世界各国的重视。针对固态发酵过程传热传质困难,难以大规模纯种培养这一问题,中国科学院过程工程研究所陈洪章研究员提出了通过气相双动态强化传质传热,并通过法向周期作用力对微生物代谢进行刺激的方法,开发出了成套技术和设备。气相双动态是指反应器内部空气压力周期变化和内部空气循环。通过周期性的进气和出气,可以及时移走发酵产生的热量,同时为微生物的生长提供了充足空间并强化了热量、物质的传递提高生产效率。目前气相双动态固态发酵反应器已放大到100 m3,属国内外最大的固态发酵反应器。

    专利及进展情况:申请固态发酵相关中国发明专利57项,授权30项,获得授权国际发明专利1项。其中专利“气相双动态固态发酵方法及其发酵装置”于2012年获得中国发明专利金奖。“气相双动态固态纯种发酵技术”获得北京市科学技术奖二等奖。“真菌杀虫剂产业化及森林害虫持续控制技术”获得国家科学技术进步奖二等奖。

    产业化前景分析:为确保食品的安全,建立生态文明和使用对环境友好的农药来防治病虫害;生物农药作为一类自然资源的药剂产品,品种资源丰富、作用机理独特、安全环保、对非靶标生物安全,非常适合用于生产无公害农产品的发展要求。2011年我国生物农药迎来了快速发展时期。2011年全国生物源农药制造业累计完成现价工业总产值230.6亿元;累计实现利润总额19.4亿元,预计到2015年我国生物农药占所有农药的份额将增加到30%。到21世纪中叶全球生物农药的需求量将占到农药市场的60%,缺口巨大。

 

来源: 国家科技成果网(www.tech110.net)技术服务专线:18977114078

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