北京理工大學 綠色產業發展研究中心

摘要：隨著全球能源綠色低碳轉型加速和生物底層技術的持續突破成熟，非糧生物基新材料產業邁進大發展階段。本中心以往研究介紹了以秸稈等農林廢棄物為原料的非糧生物基新材料聚乳酸產業，本篇基于秸稈制糖聯產黃腐酸技術再論小秸稈能撐起大產業。秸稈制糖聯產黃腐酸，是指以農作物秸稈為原料制備混合糖，并利用富含木質素的糖渣配合已分離的木質素經發酵聯產黃腐酸。隨著技術的創新發展，利用該工藝能夠一次性將秸稈“吃干榨凈”，生產的黃腐酸也可重新還田，共同構建生物質循環利用體系。不僅有利于加快我國非糧生物基新材料的前進步伐，推動鄉村振興，還有助于保障國家糧食安全和“雙碳”目標實現。

國家指出“全面推進鄉村振興是新時代建設農業強國的重要任務”。當前鄉村振興正如火如荼地推進，因地制宜發展新興的高附加值產業可以為鄉村振興注入新的活力。本中心在前期的研究中基于產業整體視角，闡述了非糧生物基新材料聚乳酸產業通過秸稈的高值化利用，實現對鄉村產業發展的拉動，并協助改善鄉村生態和就業質量。

秸稈制糖聯產黃腐酸作為非糧生物基新材料聚乳酸產業流程的重要一環，是以秸稈等農林廢棄物為原材料，經過處理分離出綜纖維素和木質素，利用綜纖維素經酶解生產混合糖并產出糖渣，含有木質素的糖渣和之前分離出的木質素經過發酵生產黃腐酸的生產工藝，如圖1所示。與以往秸稈制糖工藝相比，在制糖的同時增加了黃腐酸的聯合產出，實現了秸稈高值化高效率利用。與其他黃腐酸相比，秸稈制糖聯產的黃腐酸(后文簡稱聯產黃腐酸)在保證農業效用的同時有巨大的價格優勢，為農業“雙減行動”的實現提供了有效方案，是保障黑土地改善鄉村生態的有力支撐，其帶來的收益也為非糧生物基新材料聚乳酸產業的進一步發展提供抓手，在改變黃腐酸產業發展走向的同時助力全面推進鄉村振興。

圖 1秸稈制糖聯產黃腐酸生產流程圖

一、黃腐酸產業的創新發展

神奇的黃腐酸。黃腐酸是腐植酸中分子量較小的有機混合物，可以用作高效綠色肥料，兼有菌肥和有機肥的共同優點，在農業生產中具有改良土壤、減少化肥使用、增強抗逆和改善農作物品質等積極作用，特別在培肥土壤、提高化肥利用率、縮短作物生長周期等方面作用突出。據中國農業科學院資料，黃腐酸主要分為礦源黃腐酸和生化黃腐酸兩種，如表1所示。其中礦源黃腐酸是由泥炭、風化煤等礦物質腐化形成的一類無定形高分子化合物組成的混合物，一般通過堿溶酸析法從礦物質中提取，黃腐酸含量可達約50%~60%，農業用效果較好，但環境污染較大、提取成本高，很難替代化肥在農田里大規模施用。生化黃腐酸是指利用微生物技術從農業廢棄物中提取得到的黃腐酸，由于農業廢棄物種類繁多且生產工藝不同，不同廠家生產的生化黃腐酸在含量和成份上都有差異，效果差別也較大。另外，生化黃腐酸相較于礦源黃腐酸，農用效果往往比較有限，但生產過程環保且成本普遍較低。

數據來源：《秸稈制糖聯產黃腐酸技術及產業進展專題研究報告》(中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所)與相關文獻

技術進步推動黃腐酸產業實現創新發展。秸稈制糖聯產黃腐酸技術通過對秸稈等農林廢棄物進行預處理，進而通過生物酶催化糖化得到混合糖，剩余的木質素和糖渣等副產物可以制成黃腐酸。國內企業基于該技術建立了秸稈高值利用技術體系，有效提高了秸稈“三素”分離及糖化效率，污染物實現高效回收利用，無生產廢水排放，副產物也得到高值化利用，讓秸稈從廢棄物變成新資源，助推中國生物制造經濟換道超車。據農業農村部科技發展中心消息，安徽豐原等國內領軍企業通過全鏈條關鍵技術研發與運行模式創新，創新性地研發農作物秸稈制糖關鍵技術和微生物高效生產復合酶技術，酶解總還原糖得率可達到90%以上，同時發明了秸稈糖渣生產黃腐酸肥料技術，共同構成了秸稈制糖聯產黃腐酸技術，并實現產能落地。基于技術進步，國內黃腐酸產業實現了創新發展：由于聯產黃腐酸生產成本低效率高，巨大的產能潛力將助推黃腐酸肥料在農業中得到更加廣泛的應用，也將促進黃腐酸在醫療、食品等更多領域應用，并推動黃腐酸產業逐步從礦源和低端生化黃腐酸向聯產黃腐酸方向發展。

聯產黃腐酸優勢明顯。基于秸稈制糖聯產黃腐酸技術生產的黃腐酸本質是中高端生化黃腐酸，其黃腐酸含量在35%~50%，經技術工藝提升后黃腐酸含量可達50%~65%，與礦源黃腐酸相當。憑借其生產工藝優勢，聯產黃腐酸中還有16%~20%含量的腐殖酸。據江西省農業科學院、云南省農業科學院的研究，聯產黃腐酸的農業效用強于礦源黃腐酸。因礦源黃腐酸價格高，一般僅用于蔬菜、水果等農業經濟作物中，很難推廣到大田農業。聯產黃腐酸的生產成本約2500~3000元/噸，市場售價約3000~5000元/噸，與礦源黃腐酸相比，聯產黃腐酸生產成本大大降低，從有機質到黃腐酸的轉化時間也顯著縮短，憑借其成本和生產速度優勢可推廣落實到大田農業。另外，由于使用秸稈等可再生資源生產，既有低碳可持續的特點，也解決了秸稈處理難的問題，并實現了秸稈的高值化利用。

二、聯產黃腐酸的重大意義

聯產黃腐酸對非糧生物基新材料聚乳酸產業的撬動作用。隨著國內秸稈制糖聯產黃腐酸技術的發展，以該技術為核心的聯產黃腐酸憑借其低成本高產量的特點，已經成為非糧生物基新材料聚乳酸產業的重要產品之一。非糧生物基新材料聚乳酸產業受限于產能和技術因素，聚乳酸成本居高不下一直是影響市場競爭力的重要因素，也大大限制了產業的進一步發展。基于秸稈制糖聯產黃腐酸技術，聯產黃腐酸帶來的經濟和社會收益可以增強產業整體競爭力，進而有力撬動非糧生物基新材料聚乳酸產業的發展。據測算，若以500-600元/噸的價格收購秸稈，黃腐酸價格(黃腐酸含量不低于35%，腐殖酸含量不低于20%)按2500-3000元/噸計算，秸稈混合糖成本約2500-3000元/噸，比玉米葡萄糖低約1500元/噸，且無廢水排放，后續利用秸稈混合糖生產聚乳酸的成本也大幅降低。

聯產黃腐酸對“雙碳目標”實現、鄉村生態改善的推動作用。僅從秸稈收集、轉化到產品應用過程的能源消耗進行分析，秸稈制糖生產聚乳酸聯產黃腐酸技術的溫室氣體減排主要包括兩個方面，一是黃腐酸有機肥還田固碳，腐殖酸有機肥還田封存部分碳，據中國農業科學院數據，若每噸秸稈原料轉化黃腐酸肥的固碳量按20%計算(以秸稈風干基計)，即溫室氣體減排量為200g CO2e /kg秸稈;此外，混合糖若后續生產聚乳酸代替傳統塑料，實現替代化石基材料溫室氣體減排折合761.8g CO2e /kg秸稈;因此，秸稈制糖聯產黃腐酸，后續生產聚乳酸的溫室氣體減排量961.8g/kg秸稈，可有效助力“雙碳”目標實現。同時，基于秸稈生產的黃腐酸可以減少對化肥和農藥的需求，降低農業對環境的負面影響，在一定程度上解決秸稈焚燒帶來的環境污染問題，助力鄉村生態改善。

聯產黃腐酸對推動大田農業、保障糧食安全的支持作用。一方面，與礦源黃腐酸相比，聯產黃腐酸憑借其低成本特質，其適用范圍不再局限于瓜果蔬菜等經濟作物，可以更大范圍地用于糧食作物，既提高糧食產量也提升糧食質量，可以有效滿足人民群眾對食品消費更高層次的需求，順應了“解決溫飽”轉向“營養多元”的新趨勢，有力推動大田農業的發展。據中國農業科學院數據，利用秸稈制糖聯產黃腐酸技術可實現1畝地產出的黃腐酸可供5~6畝地大田作物使用、3~4畝經濟作物使用，預計可減少30%~50%化肥使用量，為農業“雙減行動”的實現提供了有效方案，是保障糧食安全、改善耕地質量的有力支撐。另一方面，我國有20億畝邊際性土地，不宜種植糧食作物。如果用于種植蘆竹、甜高梁、苜蓿草等農作物，可在農業生產過程中對土壤進行生態修復，同時為聯產黃腐酸提供原材料，既能改善耕地質量，也能夠進一步保障糧食安全。

三、黃腐酸產業的未來展望

基于秸稈制糖聯產黃腐酸技術的不斷發展，未來黃腐酸產業具有巨大的發展潛力和市場前景。隨著環境意識的提高和可持續發展的要求，聯產黃腐酸將得到更廣泛的應用和推廣。未來應以系統觀念為指導，堅持目標導向、試點先行和聯合共建，共同推動黃腐酸產業的可持續發展。

堅持目標導向，推動生產方式轉變。實現黃腐酸產業的可持續發展既要有一個明確的、貫穿于各項活動的長期目標，也要有若干短期目標支持長期目標，通過構建統一可行的目標體系保證長期目標與短期目標的有效統一。黃腐酸產業的發展應充分發揮技術進步帶來的新優勢，長期目標為推動以石油煤炭為主的“黑金經濟”向以生物質加工為主的“綠金經濟”演變;短期可憑借聯產黃腐酸的高經濟、高產能和高生態收益優勢，推動國內黃腐酸產業逐步從礦源和低端生化黃腐酸向聯產黃腐酸發展和轉變。下一步，國家可發揮“一張藍圖繪到底”的體制優勢，圍繞產業模式、盈利模式、補貼方式、基礎設施建設等方面開展扶持，并進一步細化、實化支持政策。

堅持試點先行，建設試點示范項目。通過在有限的范圍內驗證和積累秸稈制糖聯產黃腐酸工藝和產能的成功經驗，為整個黃腐酸產業提供可復制、可推廣的模式和做法，加速產業的發展和推廣。國家可鼓勵在秸稈資源量較大的重點區域，以縣為單位建設半徑合理的分布式秸稈制糖聯產黃腐酸加工廠。在國家的引導和支持下，通過在全國選擇基礎好、代表性強的區域開展聯產黃腐酸作為有機肥生產試點示范，優先支持聯產黃腐酸替代化肥示范縣，開展聯產黃腐酸應用推廣，打造可復制可推廣的秸稈高值化利用典型模式和示范樣板。

堅持聯合共建，形成產業共同體。依托使用秸稈制糖聯產黃腐酸技術的黃腐酸產業，各方主體可以形成緊密的聯結，共同合作解決資源受限等問題，促進共同體力量的形成，推動產業的可持續發展。通過加強產學研深度融合，形成技術創新體系，提升創新能力和技術水平，推動黃腐酸產業的創新發展;通過加強產業整合，形成聯產黃腐酸的產業集群，實現產業鏈上下游的緊密配合，并與其他相關產業實現耦合，提高產業集聚效應，增強產業的競爭力和影響力;通過加強協會與產業的聯系，在政府的指導下通過行業協會和相關企業制定共同規范和標準，推動產業規范化健康化發展。

參考文獻：

1，中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所.秸稈制糖聯產黃腐酸技術及產業進展專題研究報告[R].北京:2023.

2，北京理工大學現代組織管理研究中心.小秸稈能撐起大產業：非糧生物基新材料聚乳酸產業起步與愿景[EB/OL].(2023-06-12) [2023-07-06].

3，馮佩詩,李橋橋,江山山等.礦源黃腐酸的生理學功能及其在畜禽生產中應用的研究進展[J].中國畜牧雜志,2020,56(10):13-17.