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院士玩跨界 垃圾变酒精
刘人怀院士牵头组建跨界团队 实现垃圾处理技术新突破

来源:广州日报  作者:杜娟  2018-09-20 09:49:08


做了60年科研的中国工程院院士、暨南大学前校长刘人怀近年来盯上了垃圾处理问题,并将自己的儿子、从事生物化学领域研究的刘泽寰教授拉进跨界科研团队,仅用几年时间,就筛选出一种能降解餐厨垃圾的“噬污酵母”,通过“联合生物加工工艺”将餐厨垃圾变成酒精、油脂、肥料等高价值产品,实现了垃圾处理技术的新突破。

缘起:老院士“转型”父子齐上阵

今年78岁的刘人怀院士是我国板壳结构理论与应用研究的开拓者之一。从18岁在大学参与我国第一颗东方红人造地球卫星研究开始,刘人怀从事科研已经有60年,期间取得了无数成就,参与过神舟飞船、辽宁舰上的歼15战机等高精尖项目的研究。

与垃圾处理问题结缘,还要从2010年刘人怀担任广东省科普志愿者协会会长说起。他告诉记者:“当时各大城市垃圾围城和地沟油等问题日益严重,我们就开展了垃圾分类的调查。”刘人怀说:“垃圾处理是关系到千千万万老百姓的大问题,填埋和焚烧都是没有办法的办法。虽然我的专业不是环境科学,但多年来我做科研的范围非常宽泛,从天上到深海,从力学到管理,常年的科研训练告诉我,发现问题后就应该整合力量来解决问题。”

而在垃圾处理中,最紧迫、对社会影响最大的就是餐厨垃圾。为此,他组建了一个包含环境、生物、工程、管理等各类学科30多人的研究团队来研究餐厨垃圾处理的新技术。

团队中,刘人怀的儿子、暨南大学生命与健康研究院副院长刘泽寰教授是重要一员。有着基因工程、生物化学研究背景的刘泽寰此前就对秸秆的转化利用进行过深入研究,通过酵母将之变成燃料乙醇。

整个研究项目,可谓是刘人怀牵头从宏观层面组织了团队,刘泽寰则解决了核心的菌种问题。

创新:抗逆筛选出通吃的“噬污酵母”

正因为是环境科学的“门外汉”,刘人怀和刘泽寰团队采用的处理方式可谓是革命性、颠覆性的。

传统的餐厨垃圾处理技术主要有厌氧和好氧两种。厌氧技术,即在隔绝空气情况下,通过发酵产生沼气,但耗时长且沼泥很难处理;好氧技术就是暴露在空气中进行堆肥发酵,这种工艺简单、成本低,但占地大、臭味大。

为此,研究团队选择了第三种方法——开发了兼性厌氧的特殊酵母菌种。刘泽寰解释,天然酵母在垃圾的恶劣环境中难以生存,也利用不了淀粉、蛋白等大分子;我们通过抗逆筛选和遗传育种筛选出能在恶劣环境和高盐环境中生存、能分解大分子的酵母。培育出的酵母被称为“噬污酵母”,能够将经过破碎和分选、灭菌的餐厨垃圾,进行温和的生物发酵,联产出酒精、油脂、有机肥等多种高附加值产品,剩下的盐和水经过处理后达标排放,真正做到产品可溯源、对环境零污染。

“噬污酵母”耐盐、耐臭,生命力很顽强。但刘泽寰还想到,万一菌种怕辣,处理不了川菜怎么办?为此,刘泽寰还特别做了试验,结果发现“噬污酵母”不怕辣,可以很好地应对南北方食物的差异。

刘泽寰说,与传统处理技术不同的是,我们是从成分、分子水平来看待垃圾的,后面的资源化角度也是如此。

经过两年多的努力,2013年该项全新的餐厨垃圾处理技术小试获得成功。

转化:解决难题心里自豪有成就感

刘人怀说,开发区的项目其实是科研成果转化的中试。但即便是院士牵头的科研项目,在从实验室走向社会的过程中也遇到不少难题。

刘泽寰也表示,我们这个项目也可以按照传统科研套路走:报项目、发文章,但这很漫长,哪天能做到产业化都不知道。而我们一开始就希望将这个好的技术尽快推向社会,尽快工程化应用、商业化应用最重要,社会价值才能体现出来。

此外,餐厨垃圾处理此前存在比较复杂的利益链,地下潲水油产业发达。刘泽寰说:“刚开始做的时候,跟风投根本就谈不下去,人家一听你是做餐厨垃圾处理技术的,一句话就否定了:你肯定收不到垃圾,技术再好都没戏。2015年后明显感到国家对餐厨垃圾的收运、管理日趋严格,我们的机会才慢慢出现了。”

尽管遇到这样、那样的难题,刘人怀、刘泽寰父子却怀着科学家的责任感、使命感一直在坚持。刘人怀说:“社会需要的我们就去做,哪怕看起来不高大上,也不在乎什么名和利。”刘泽寰则说:“从一个点开始发现问题越来越多,然后一个个去解决掉,也很有趣;我们认为这是一件很正确的事,有明显的社会效益,自己心里很自豪、很有成就感。”

刘人怀

中国工程院院士、暨南大学前校长、中国板壳结构理论与应用研究的开拓者之一、广东利世康低碳科技有限公司创始人。

创新感言

社会需要的我们就去做,哪怕看起来不那么高大上,也不在乎什么名和利。垃圾处理是关系到千千万万老百姓的大问题,虽然我的专业不是环境科学,但多年来我做科研的范围非常宽泛,从天上到深海,从力学到管理,常年的科研训练告诉我,发现问题后就应该整合力量来解决问题。

——刘人怀

示范项目稳定运行

据介绍,目前在广州开发区的工业化示范项目已经稳定运行两年多,有了上百批次的实验成果,国内外专利也有30多个。且经济效益很好,处理一吨垃圾成本只要200多元,而产生的收益可达到600元~1000元左右。


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