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【中國科學(xué)報】科技為筆 循環(huán)為墨 書寫馬鈴薯產(chǎn)業(yè)綠色答卷?馬鈴薯加工廢棄物全鏈條資源化利用紀(jì)實????
在全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的時代背景下，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)正從“增產(chǎn)增收”向“提質(zhì)增效、綠色循環(huán)”加速轉(zhuǎn)型。作為我國重要的口糧和加工原料作物，馬鈴薯在帶動農(nóng)民增收的同時，其加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的大量廢水、廢渣、皮渣和次粉等副產(chǎn)物，也一度成為制約產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的“隱形負(fù)擔(dān)”。
如今，在國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的系統(tǒng)布局和科技支撐下，這些曾經(jīng)被視為“難題”的加工廢棄物，正逐步實現(xiàn)資源化、高值化利用，轉(zhuǎn)化為飼料、肥料和能源，推動馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)走上綠色循環(huán)發(fā)展的新路徑。
在這背后，一支長期扎根西部、面向產(chǎn)業(yè)一線的科研團(tuán)隊持續(xù)發(fā)力。他們就是國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“質(zhì)量安全與營養(yǎng)品質(zhì)評價”崗位科學(xué)家團(tuán)隊。多年來，團(tuán)隊聚焦馬鈴薯加工“廢水、廢渣、廢氣”治理與資源化利用，用科技手段破解產(chǎn)業(yè)痛點，讓“變廢為寶”從理念走向現(xiàn)實。
????馬鈴薯淀粉加工廢水還田研究示范。受訪者供圖。
產(chǎn)業(yè)之困：廢棄物成發(fā)展“攔路虎”
作為該團(tuán)隊的負(fù)責(zé)人，來自中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員曾凡逵表示：“馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，背后伴隨著難以回避的環(huán)保難題?！痹诘矸?、全粉等產(chǎn)品的加工過程中，廢棄物的產(chǎn)生量十分驚人：每生產(chǎn)1噸淀粉，就會產(chǎn)生約20噸高有機(jī)質(zhì)廢水和6.5—7.5噸高水分薯渣，此外還有大量皮渣、次粉和高溫蒸汽余熱。這些廢棄物若處理不當(dāng)，將帶來多重隱患。
高有機(jī)質(zhì)廢水富含營養(yǎng)物質(zhì)，直接排放會造成水體富營養(yǎng)化，污染土壤和水源；而傳統(tǒng)末端治理方式不僅成本高昂，還難以實現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，讓企業(yè)陷入“不處理違法、處理虧本”的兩難境地。高水分薯渣則因易腐敗、難儲存，往往被隨意丟棄，不僅污染環(huán)境，還造成資源浪費。
“過去這些東西處理不好，不僅增加成本，還存在環(huán)保風(fēng)險?！睂幭奈骷h萬里淀粉有限公司負(fù)責(zé)人蘇德花坦言，“企業(yè)不是不想利用，而是缺技術(shù)、缺成套方案。”
在馬鈴薯全粉加工環(huán)節(jié)，干燥工序產(chǎn)生的大量高溫蒸汽余熱，長期以來多被直接排放，既浪費能源，又增加了企業(yè)運(yùn)行成本。這些問題如同“攔路虎”，讓馬鈴薯產(chǎn)業(yè)在綠色發(fā)展的道路上舉步維艱，如何實現(xiàn)廢棄物的資源化利用，成為產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵課題。
薯渣混合玉米芯發(fā)酵制備高蛋白飼料。受訪者供圖。
科技破局：全鏈條技術(shù)解鎖“變廢為寶”密碼
面對產(chǎn)業(yè)痛點，國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“質(zhì)量安全與營養(yǎng)品質(zhì)評價”崗位科學(xué)家團(tuán)隊挺身而出，長期扎根西部產(chǎn)業(yè)一線，聚焦“三廢”治理與資源化利用，研發(fā)出一系列核心技術(shù)，構(gòu)建起覆蓋全加工鏈條的廢棄物利用體系。
在廢水處理領(lǐng)域，團(tuán)隊創(chuàng)新研發(fā)“兩步法熱絮凝蛋白提取技術(shù)”，通過離心分離小顆粒淀粉和細(xì)纖維，再進(jìn)行蛋白熱絮凝，成功解決了換熱器易堵塞的技術(shù)瓶頸，將蛋白純度穩(wěn)定提升至75%以上。
同時，集成機(jī)械消泡和余熱梯級利用工藝，使系統(tǒng)整體能耗降低約50%，產(chǎn)出的馬鈴薯蛋白色澤淺、品質(zhì)穩(wěn)定，可作為高端飼料和食品原料。目前，該技術(shù)已在9個?。ㄗ灾螀^(qū)）的50余家企業(yè)推廣應(yīng)用，并推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)納入國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。
提取蛋白后的脫蛋白廢水并未被丟棄，而是通過團(tuán)隊研發(fā)的安全還田技術(shù)實現(xiàn)“二次利用”。這些富含氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)的有機(jī)肥水，在不同氣候和土壤條件下精準(zhǔn)還田，既實現(xiàn)了廢水“零排放”，又替代了部分化肥，讓土壤結(jié)構(gòu)得到明顯改善?！斑@不僅解決了環(huán)保問題，還讓地里的收成更好了，肥效也更持久。”參與示范的種植戶反饋道。
針對薯渣處理難題，團(tuán)隊開辟了兩條高值化路徑。一方面，研發(fā)薯渣高效發(fā)酵飼料技術(shù)，篩選出五種植物內(nèi)生菌制成復(fù)合微生物菌劑，通過固態(tài)發(fā)酵降解抗?fàn)I養(yǎng)因子，提升蛋白含量和適口性。在寧夏西吉縣萬里淀粉有限公司應(yīng)用后，企業(yè)建成3個發(fā)酵池，單次可生產(chǎn)發(fā)酵飼料7500噸，累計帶動增收約400萬元，形成“加工—發(fā)酵—養(yǎng)殖”的循環(huán)模式。另一方面，團(tuán)隊與企業(yè)聯(lián)合，通過微生物發(fā)酵技術(shù)將薯渣、皮渣等轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)生物有機(jī)肥，在甘肅等地建設(shè)示范點，為綠色種植提供穩(wěn)定投入品。
此外，團(tuán)隊還瞄準(zhǔn)余熱浪費問題，構(gòu)建“余熱回收—次粉干燥”閉環(huán)利用模式，回收全粉加工中產(chǎn)生的高溫二次蒸汽，定向用于次粉烘干，使資源化利用率提高約80%，相關(guān)技術(shù)已獲得國家實用新型專利授權(quán)。
利用全粉干燥的余熱烘干次粉。受訪者供圖。
生態(tài)共贏：循環(huán)發(fā)展繪就鄉(xiāng)村振興新圖景
一項項技術(shù)落地生根，一個個廢棄物煥發(fā)新生，馬鈴薯加工廢棄物的資源化利用，不僅破解了產(chǎn)業(yè)環(huán)保痛點，更實現(xiàn)了生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏，為鄉(xiāng)村振興注入持續(xù)動能。
對于加工企業(yè)而言，技術(shù)賦能讓環(huán)保壓力大幅減輕，成本顯著下降。甘肅亞盛隴興淀粉有限公司通過蛋白回收生產(chǎn)線，讓廢水變“原料”；寧夏西吉縣萬里淀粉有限公司將薯渣轉(zhuǎn)化為搶手的發(fā)酵飼料，徹底擺脫了“廢料包袱”；甘肅薯香園農(nóng)業(yè)科技有限公司借助余熱回收技術(shù)和生物有機(jī)肥項目，每年新增產(chǎn)值數(shù)十萬元。“這些技術(shù)投入不大、見效快，真正幫企業(yè)解了燃眉之急?！笔硐銏@負(fù)責(zé)人楊新俊的評價，道出了眾多企業(yè)的心聲。
對于種植戶和養(yǎng)殖戶來說，資源化利用帶來了實實在在的收益。廢水還田替代化肥，降低了種植成本，改善了土壤質(zhì)量；高蛋白薯渣飼料讓養(yǎng)殖成本下降，產(chǎn)品品質(zhì)提升。在技術(shù)推廣區(qū)域，形成了“加工廢棄物—資源化產(chǎn)品—種植/養(yǎng)殖—再加工”的良性循環(huán)，帶動農(nóng)戶增收致富，激活了鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)生動力。
“從廢水到蛋白、從薯渣到飼料肥料、從余熱到能源，馬鈴薯加工廢棄物的全鏈條資源化利用，生動詮釋了“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。在國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的統(tǒng)籌推動下，政產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同發(fā)力，讓每一份資源都得到珍惜，每一份能量都實現(xiàn)循環(huán)?！痹插诱f。
展望未來，隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和推廣，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的綠色循環(huán)之路將越走越寬。這支扎根西部的科研團(tuán)隊將繼續(xù)聚焦產(chǎn)業(yè)需求，攻克技術(shù)難關(guān)，讓更多廢棄物轉(zhuǎn)化為“生態(tài)資產(chǎn)”，為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和鄉(xiāng)村生態(tài)振興書寫更加精彩的綠色答卷。
