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苎麻作为“天然纤维之王”,是我国特有的纺织原料。在苎麻种植的巅峰时期,全国种植面积达200多万亩。但由于传统脱胶工艺需要用到大量酸碱和高温高压条件,能耗高、脱胶废水污染严重,无法满足国家节能减排政策的要求,大量苎麻企业纷纷关停,苎麻原麻收购量锐减,价格大跌,近百万麻农弃麻、毁麻,如今只剩40多万亩。中国麻纺协会强调生物脱胶工艺是今后的发展方向。
“如果能够实现生物脱胶大规模工业应用,在带动苎麻企业发展的同时也能保证麻农们致富。”为帮助咸安乃至全国苎麻企业实现脱胶技术转型升级,2009年起,华中科技大学余龙江教授团队,深耕苎麻微生物脱胶技术近十年,取得了诸多重要进展。
苎麻胶质成分复杂,需多种酶系共同作用才能实现高效脱胶,如何从筛选到合适的菌株,是团队必须直面的第一个难题。课题组从苎麻种植地根际土、腐烂苎麻、沤麻池等地方采集微生物样品,以苎麻韧皮为唯一营养源构建了筛选培养基,结合高通量筛选方法,筛选到20多株能存活的菌株。为提高脱胶性能,通过长期菌株驯化、紫外-化学诱变等方法对菌株进行强化,对菌株的脱胶条件进行了优化。历时3年,第一代菌株终于走出实验室,投入咸安企业生产,接受实践的检验。
第一代生物脱胶技术在生产中减轻了污染,取得显著成效,但仍存在脱胶不彻底的问题,仍需要碱梳理。为解决问题,课题组研究生驻扎在工厂,进行生产性试验,16小时一批的脱胶生产中,每隔一到两个小时,团队成员需要拿到生产过程中的参数。工厂生产不停歇,机器不间断,课题组研究生就要跟着熬夜。研究期间,余龙江教授常常奔赴一线,时常和团队成员们一起熬夜攻克技术难关。
通过大量研究,实现了对菌株的进一步改造升级和加强了关键脱胶酶的活性,并且研发出一种新型脱胶装置,能够保持菌株的稳定性,同时该装置底部创新使用连通管装置,将微生物脱胶使用的水和后续漂洗工艺的水循环利用在拷打工序中,从而减少水的整体用量,极大减少了废水产生。
团队通过多批试验,最终精确把控了参数的设定。通过控制微生物脱胶时的温度,过程中的pH值和溶氧量等参数,能够保证微生物更好地生长,更高效地分泌脱胶酶,同时能保证酶的活性处于最优,进而使得脱胶效率高并且较为稳定。由于拷打过久会损伤纤维,拷打时间与次数也需要准确把控。通过摸索,团队确定了漂洗试剂的最低用量,一定程度上降低了成本,也减轻了污染。由此,进一步优化了生物脱胶体系的整体效能。
自2018年起,“中国草”团队的第二代技术已经在咸安应用了一年左右,现已帮助当地龙头企业精华纺织集团实现了转型升级,推动咸安区1000余名贫困人口脱贫,保障3000余人就业,帮助约2万麻农增收。在第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛上,“中国草”团队凭借“绿草成纤:中国草变致富宝”项目获得“青年红色筑梦之旅”赛道金奖,拿下湖北省首枚“青年红色筑梦之旅”赛道金奖。
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GMT+8, 2024-11-24 02:18
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