脫膠是將麻類原料轉(zhuǎn)變?yōu)槁槔w維的必經(jīng)環(huán)節(jié)。生物脫膠則是加速麻類產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。
麻類紡織品是具有抗菌、吸汗、防紫外線特點的綠色產(chǎn)品，脫膠則是將麻類原料轉(zhuǎn)變?yōu)槁槔w維的必經(jīng)環(huán)節(jié)。但美中不足的是，傳統(tǒng)脫膠方法造成的資源消耗和環(huán)境污染卻長期困擾著企業(yè)，這在素有“中國草”之稱的苧麻領(lǐng)域表現(xiàn)尤為突出。
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所研究員劉正初等發(fā)明的“歐文氏桿菌工廠化發(fā)酵快速提取苧麻纖維工藝”獲得第十五屆中國專利優(yōu)秀獎。該工藝首次在國內(nèi)外選育出能獨立完成苧麻脫膠的高效菌株，可取代傳統(tǒng)的化學(xué)脫膠或生物—化學(xué)聯(lián)合脫膠方法，顯著降低了苧麻脫膠過程中資源和能源的消耗。
劉正初在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時指出，生物脫膠具有節(jié)能、減排、降耗、高效利用資源、流程簡短、質(zhì)量監(jiān)測直觀且可靠、生產(chǎn)環(huán)境友好等特點。與漚麻等傳統(tǒng)脫膠方法相比，生物脫膠實現(xiàn)了生產(chǎn)方式由粗獷型漚麻向工廠化脫膠的轉(zhuǎn)變，加速了麻類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
苧麻脫膠“殺手锏”
脫膠是指從麻類纖維質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品中剝離非纖維素而提取纖維的加工過程，據(jù)劉正初介紹，麻類脫膠方法可分為漚麻、化學(xué)脫膠、生物—化學(xué)聯(lián)合脫膠和生物脫膠共四類。
《詩經(jīng)》中提到“東門之池，可以漚苧”，漚麻成為我國最為傳統(tǒng)的粗獷型脫膠技術(shù)，但卻不適宜工業(yè)化生產(chǎn)。隨著苧麻加工業(yè)的發(fā)展，化學(xué)脫膠成為近年來麻類企業(yè)普遍采用的技術(shù)，然而該技術(shù)卻存在消耗大量化學(xué)試劑和能源以及對環(huán)境污染嚴(yán)重等弊端，企業(yè)僅在污水處理上就需要一筆不菲的費用。
為達(dá)到節(jié)能減排的效果，被稱為“生物預(yù)處理”的生物—化學(xué)聯(lián)合脫膠應(yīng)運而生，然而，這種技術(shù)仍未將“菌發(fā)酵”和“酶降解”作為剝離非纖維素的主體，也存在工藝技術(shù)復(fù)雜、菌劑制備流程長、酶制劑成本高、不能擺脫化學(xué)方法的副作用等問題。
在劉正初看來，真正能夠?qū)崿F(xiàn)苧麻產(chǎn)業(yè)綠色化的關(guān)鍵技術(shù)還是生物脫膠，即利用微生物分泌的復(fù)合酶專一性裂解胞間層，并切斷纖維素連接非纖維素的化學(xué)鍵，從而剝離麻類纖維原料中非纖維素的加工過程。
為更加適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)，劉正初團(tuán)隊經(jīng)分離、篩選和基因操作獲得了一個高效菌株cgmcc5522，其擁有繁殖速度快、培養(yǎng)條件粗獷、工藝成熟標(biāo)志明顯等特點。以地表水稀釋高效菌株活化菌液后，再接種到進(jìn)行預(yù)處理過的原料上發(fā)酵5~7小時，經(jīng)滅活及洗麻處理，就可獲得天然本色麻類纖維。
劉正初表示，經(jīng)測驗，生物脫膠可節(jié)省原煤76.4%，降低水耗62.6%，減少工藝輔料用量93.1%，降低生產(chǎn)成本20.5%;纖維資源利用率、企業(yè)盈利率依次提高47%和58%;無機(jī)、有機(jī)污染物分別從源頭上減少95.9%和58.3%。
技術(shù)推廣存障礙
早在2006年，國家發(fā)展改革委等10部委就在“紡織行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)變增長方式專項資金”中對“苧麻生物脫膠項目”給予了重點支持，許多企業(yè)也得到了國家專項資金的扶植，推動了苧麻紡織技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級。
如今，生物脫膠技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用也取得了不少成果。以農(nóng)科院麻類研究所為例，湖南沅江明星麻業(yè)股份有限公司與該所共同承擔(dān)國家“863”計劃課題，建成年加工苧麻8000噸的“高效節(jié)能清潔型苧麻生物脫膠示范工程”，未來苧麻年生產(chǎn)能力還將達(dá)到3萬噸;湖北天源紡織有限公司也與該所簽訂“苧麻生物脫膠許可實施合同”，目前已建成年產(chǎn)苧麻2萬噸示范工程。
不過，生物脫膠要想在全行業(yè)普及推廣，還存在不少有待攻克的技術(shù)難題與瓶頸。
劉正初對記者坦言，生物脫膠技術(shù)雖然屬于國內(nèi)外首創(chuàng)的全新工藝發(fā)明成果，但與之配套的工藝裝備卻沒有成功的先例可以借鑒。
“目前雖然已形成了工藝裝備的專利技術(shù)方案，但是沒有機(jī)械加工企業(yè)愿意試制與改進(jìn)這些工藝裝備。而生物脫膠技術(shù)研究單位受人力、物力、財力等因素制約，沒有也不可能完全解決與生物脫膠技術(shù)匹配的后續(xù)加工技術(shù)與裝備等問題。”劉正初說。
據(jù)記者了解，現(xiàn)行麻紡企業(yè)都在利用上世紀(jì)七八十年代形成的加工技術(shù)與裝備進(jìn)行小規(guī)模產(chǎn)能上的微利經(jīng)營，只能勉強(qiáng)維持企業(yè)生存的現(xiàn)狀。企業(yè)自身既沒有經(jīng)濟(jì)實力也沒有相關(guān)技術(shù)力量來實現(xiàn)涉及眾多加工環(huán)節(jié)的自主創(chuàng)新。
正如劉正初所述：“即使企業(yè)成功引進(jìn)了生物脫膠技術(shù)，一時也難以利用關(guān)鍵技術(shù)成果開發(fā)出具有特色優(yōu)勢和市場潛力的新產(chǎn)品。”
由于技術(shù)推廣成本高且設(shè)備投入大，也致使許多企業(yè)特別是中小企業(yè)難以接受。另外，中國工程院院士姚穆還指出，生物脫膠也不是一項企業(yè)很容易就能掌握的技術(shù)。
“菌脫膠和生物酶脫膠對纖維的處理要適當(dāng)，不可以處理不足，也不可以處理過度。”姚穆表示，在選擇菌和酶的品種時，企業(yè)要選擇合適的可“精密控制”的品種，使脫膠工作適時啟動，適時停止，這也對企業(yè)在技術(shù)方面提出了更高的要求。
“小產(chǎn)業(yè)”如何推廣
在劉正初看來，生物脫膠是加速麻類產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。而以姚穆為首的同行專家也認(rèn)為，生物脫膠技術(shù)的實施可以緩解石油、森林和土地資源短缺矛盾，改善生態(tài)環(huán)境，給紡織業(yè)和新興的生物質(zhì)能源與材料產(chǎn)業(yè)帶來一場技術(shù)革命。
不過，“麻”和“絲”這些具有中國特色的民族產(chǎn)業(yè)，在我國卻被習(xí)慣認(rèn)為是“小產(chǎn)業(yè)”，并沒有得到足夠的重視，這在一定程度上限制了生物脫膠技術(shù)的推廣應(yīng)用。
對此，劉正初認(rèn)為，在綜合國力和大宗產(chǎn)業(yè)科技水平發(fā)展到較高程度的基礎(chǔ)上，適度調(diào)整科技引導(dǎo)政策也是很必要的。
他建議現(xiàn)行科技引導(dǎo)政策應(yīng)該調(diào)整的方向為：一是在確保“糧食安全”、“生態(tài)安全”的前提下，“抓大不放小”;二是在強(qiáng)調(diào)“企業(yè)是創(chuàng)新的主體”的同時，充分發(fā)揮科研機(jī)構(gòu)原始創(chuàng)新平臺的作用。
為加快生物脫膠的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，姚穆也建議加快研發(fā)和配備苧麻脫膠、紡織新型設(shè)備、裝置和控制系統(tǒng)。菌種繁殖和生物酶也要依靠專業(yè)企業(yè)生產(chǎn)，并靠近脫膠基地。
另外，生物脫膠技術(shù)也需要國家給予一定的資金支持。劉正初表示，生物脫膠屬于交叉、邊緣學(xué)科并涉及麻類產(chǎn)業(yè)鏈的全過程，而受慣性思維的影響，從事跨行業(yè)、跨學(xué)科的邊緣或交叉學(xué)科研究的科技人員，爭取科研項目、獲得科技成果的難度是一般人難以想象的。
為此他認(rèn)為，如果把交叉學(xué)科的項目或成果獨立出來進(jìn)行多學(xué)科、公開答辯的綜合評議，將有限的科研經(jīng)費用于迫切需要資助的交叉學(xué)科，并加大對革命性成果轉(zhuǎn)化的投入，或許對生物脫膠技術(shù)推廣起到“畫龍點睛”的作用。
