《农村经济作物废弃物高值化利用技术》

奖项类别：江苏省科技进步一等奖

技术简介：

本项目属于材料与化学工程技术领域。

江苏省是我国重要的农业产区，农村经济作物种植以及配套加工产业促进了农村经济快速发展，却带来了大量农林废弃物。近年来RDF（RefuseDerivedFuel）技术也有发展，但总体还是对废弃物热能的简单低值化利用。除此之外这些废弃物还蕴含着上天缔造的原生态资源，如自然可降解的天然植物染料。解决高效提纯和标准化问题，天然植物染料便可替代高污染合成染料。当前环保安全治理这一不可逆转的国家政策背景下，合成染料相关产业关停或限产，天然植物染料技术符合产业发展趋势，依靠农业推动工业，完成资源高效利用，实现循环发展和产业转型升级。

为此，本项目以植物染料为突破口，在国家和省市科技计划支持下，开展了针对农村经济作物及废弃物处理系列关键技术研究及其产品开发。其主要技术内容包括：

1）针对农村经济作物及废弃物地域性、多样性的基本特点，研发了天然植物染料物理强化绿色提取与分离识别关键技术，建立了可调控纯化程度的植物染料粉体化方法。在研究天然提取物的分离技术理论上，依据天然植物染料的分子构成特点，创新设计了长间隔臂等强极性树脂，攻克了吸附分离技术去除粗提物中的蛋白质和糖等杂质纯化的关键技术，突破传统植物染料仅以靛蓝为主的技术局限，研发了首次涵盖红、黄、蓝、棕、紫、黑、灰等7种色系的植物染料的关键技术，实现了植物染料对季节地域无依赖的粉体化、标准化的稳定产业技术。

2）构建了染料结构与色系的楔形机理，攻克了染料与纤维键能结合难题，实现了基于稳定提质的高效绿色染色技术。先行将壳聚糖等天然改性剂与纤维结合，强化其与天然植物染料间的分子缔合作用，创造性地提出了无盐无助剂环保染色技术，避免了土壤盐碱化风险，构建了染料结构与色系的楔形机理，攻克了染料与纤维键能结合难题，创新设计了绿色染色工艺流程，提升了植物染料在纺织品的上染率、色牢度、重现性、匀染性等染色性能；成功解决了染色废水循环利用问题，回用率达到95%，CODCr只有300mg/L，简单处理即可排放。

3）将提取残渣定向热解制备生物炭，集成了高值资源化综合利用技术与装备。发现了提取残渣在热解过程中N/P/K等营养元素富集特点和生物炭对土壤营养成分缓释作用机制，研制了生物炭转化专用设备，建成了板栗壳生物炭的尾巨桉应用示范工程；提出并构建了具有近零排放特点的“农村经济作物废弃物梯级高效资源化利用新模式”。

本项目成功研发了从农村经济作物废弃物提取植物染料、制备生物炭缓释肥及其应用的成套具有自主知识产权的技术，实现了植物染料、植物染纺织品、生物炭缓释肥等系列高值化绿色产品的稳定生产，成功实施了农村经济作物废弃物综合循环利用技术。本项目共获授权发明专利30件，技术成果在全国15家企业推广应用，累计处理量超过25万吨，开发植物染料20种，新增产值17.9亿元，新增利润5.2亿，此外，帮助1406户农民家庭脱贫。

研发人员：陈群、纪俊玲、袁浩然、陈海群、汪媛、邓建军、马志辉、仇振华、何玉财、彭勇刚、俞金林