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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 制革下腳料制造氨基酸-多肽有機(jī)肥
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 我國是制革大國，制革下腳料如何處理一直是一大難題。目前國內(nèi)處理方式尚以簡單填埋或焚燒為主，下腳料主要成分是含重金屬鉻的膠原蛋白，資源浪費(fèi)和重金屬污染問題十分嚴(yán)重。本作品從變廢為寶的角度出發(fā)，將制革下腳料脫鉻處理后酶解生產(chǎn)氨基酸-多肽有機(jī)肥，并將脫鉻廢液進(jìn)行回收再利用。不僅為我國發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)提供了一種高效有機(jī)肥，也避免了制革工業(yè)帶來的重金屬污染，實(shí)現(xiàn)廢物零排放。
- 詳細(xì)介紹：
- 制革下腳料主要成分是含重金屬鉻的膠原蛋白。膠原蛋白是制造氨基酸肥的理想原料。氨基酸有機(jī)肥作為一種環(huán)保高效肥料近年來在我國嶄露頭角。以其植物體高利用率、高產(chǎn)出率且污染小的優(yōu)勢，對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。 本作品工藝是以制革下腳料中豐富的膠原蛋白資源為原料，脫鉻后水解剩余蛋白制造氨基酸-多肽有機(jī)肥。大體步驟如下：利用酸堿聯(lián)合脫鉻使皮屑中的鉻含量滿足氨基酸水溶肥料國家標(biāo)準(zhǔn)，然后對剩余皮屑進(jìn)行酶處理，所得液態(tài)基質(zhì)即可制備成品氨基酸-多肽有機(jī)肥。此外，將酸堿脫鉻廢液經(jīng)濃縮、調(diào)節(jié)酸堿度等處理后，得到可回用于生皮鞣制的鞣劑。同時(shí)，由于回收的鞣劑仍與部分多肽分子結(jié)合，這部分多肽分子對皮革鞣制可起到填充作用。 本作品的各項(xiàng)指標(biāo)均符合含氨基酸水溶肥料國家標(biāo)準(zhǔn)。其中小肽濃度118 g/L，氨基酸濃度24 g/L，添加微量元素銅、鐵、錳、鋅、硼、鉬（總量>20g/L），總鉻含量低于50mg/kg。其粗成本為1100元/噸，而目前化學(xué)復(fù)合肥的市場價(jià)格約為1800元/噸，氨基酸肥料則高達(dá)3000元/噸，作品的價(jià)格優(yōu)勢顯著。所以，本作品具有非常大的發(fā)展前景及市場潛力。同時(shí)，本作品力求以皮革工業(yè)中的有毒污染廢料為原料，以“變廢為寶”作為初衷，符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 創(chuàng)作目的：我國是皮革生產(chǎn)大國。每年產(chǎn)生的制革下腳料占全世界的1/2，其中包含鉻廢棄物三氧化二鉻4500噸，膠原蛋白約14萬噸。本研究旨在回收廢棄制革下腳料中膠原蛋白資源及重金屬鉻資源，完善制革工業(yè)的下游工藝，減少制革工業(yè)產(chǎn)生的資源浪費(fèi)和污染。 基本思路：本工藝首先采用先堿后酸方法處理制革下腳料進(jìn)行脫鉻處理，得到脫除重金屬鉻的膠原蛋白，再采用酶法將膠原蛋白分解成氨基酸、小肽分子，然后將酶解液進(jìn)行制肥前處理制造氨基酸-多肽有機(jī)肥。而堿、酸處理皮革得到的含鉻廢液可進(jìn)行濃縮、調(diào)堿重新用來鞣制生皮，實(shí)現(xiàn)真正廢棄物零排放。 創(chuàng)新點(diǎn)：（1）利用制革下腳料制造有機(jī)肥，尤其是小肽肥料此前未曾有過報(bào)道。本作品變廢為寶，充分回收膠原蛋白資源實(shí)現(xiàn)下腳料高值化利用。而且小肽、氨基酸分子相比其他有機(jī)肥更易被植物吸收利用。（2）脫鉻廢液回收利用，制成生皮鞣制劑。不僅減少環(huán)境污染，而且節(jié)約制革廠生皮鞣制的成本。（3）采用酶解法生產(chǎn)有機(jī)肥。條件溫和且污染小，對設(shè)備要求低，節(jié)省原料和生產(chǎn)成本。 技術(shù)關(guān)鍵與主要技術(shù)指標(biāo)：本作品的技術(shù)關(guān)鍵在于皮革脫鉻步驟，脫鉻率的高低直接影響最終下腳料能否充分酶解、產(chǎn)品重金屬鉻的含量能否達(dá)標(biāo)。主要技術(shù)指標(biāo)：多肽濃度(g/L)≥118，氨基酸濃度(g/L)≥24，微量元素＞20g/L，pH 3.0-7.0（可調(diào)），水不溶物（g/L）≤38。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性：利用先堿后酸聯(lián)合法脫鉻，較單獨(dú)使用酸或堿處理，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢互補(bǔ)，相比于傳統(tǒng)的堿法處理極大地提高了脫鉻率。 先進(jìn)性：技術(shù)層面，酶法生產(chǎn)有機(jī)肥條件溫和，污染小，對設(shè)備要求低，在節(jié)省原料成本的基礎(chǔ)上還節(jié)省了設(shè)備成本。 獨(dú)特性：本作品在生產(chǎn)氨基酸的基礎(chǔ)上還提供了小肽分子，使植物體更易吸收利用，是一種高效的有機(jī)肥。此外，脫鉻液通過處理回用于生皮鞣制，避免了重金屬污染，而且鉻液中的多肽在復(fù)鞣時(shí)還能起到填充作用。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 不轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品，圖片，樣品。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明：可用作基肥和追肥。作基肥時(shí)可條施、穴施，深度不超過30公分，施用量每畝50到100kg為宜；作追肥時(shí)以葉面肥方式施用。將液態(tài)濃縮肥稀釋100到150倍噴施。本產(chǎn)品可適用于大豆、煙草、瓜果、蔬菜等作物。 特點(diǎn)與優(yōu)勢：本產(chǎn)品的氮、磷、鉀利用率為70%，遠(yuǎn)高于化肥的30%—40%；能夠促進(jìn)植物的生長發(fā)育及對微量元素的吸收；防病害，改善作物品質(zhì)；豐富土壤的有益菌群，改良土壤肥力，避免了化肥造成的土壤板結(jié)。 推廣前景及市場分析：我國是農(nóng)業(yè)大國，對肥料的依賴性很強(qiáng)。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，2010年我國生產(chǎn)化肥高達(dá)6619.8萬噸。制造高效、低耗肥料一直我國農(nóng)業(yè)的要求，氨基酸肥正符合這一要求。目前國內(nèi)氨基酸肥的發(fā)展雖然嶄露頭角，市場需求量直線上升，但它的最大的缺點(diǎn)在于成本高，目前市場上氨基酸肥料售價(jià)約3000元/噸，化肥約1800元/噸，而本作品由于不存在蛋白來源的問題，粗算成本為1100元/噸，預(yù)售價(jià)格定為1600元/噸，在利潤方面和推廣方面都具備強(qiáng)大的優(yōu)勢。
同類課題研究水平概述
- 氨基酸肥是一種優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，其應(yīng)用的廣泛程度決定了氨基酸肥的市場潛力。目前，國內(nèi)外對氨基酸有機(jī)肥的研究非?；馃?，主要的專利生產(chǎn)技術(shù)有：高產(chǎn)蛋白微生物發(fā)酵法、水解動(dòng)物蛋白有機(jī)原料、利用復(fù)合氨基酸為原料等方式制備氨基酸肥。這些方法的原理基本都是將蛋白水解得到氨基酸或直接采用氨基酸作原料進(jìn)一步制肥。其最大的缺點(diǎn)是原料成本一般都比較貴，或者工藝較復(fù)雜。本項(xiàng)目以制革工業(yè)廢棄邊角料為原料，節(jié)省了主要原料費(fèi)用。此外，膠原蛋白是一種大分子蛋白質(zhì)，富含甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸等氨基酸，這保證了它水解的氨基酸種類豐富，再添加各種微量元素即可制造低成本的優(yōu)質(zhì)氨基酸肥。 在治理處理制革下腳料方面，由于它含有重金屬鉻而難回收。目前，國內(nèi)對制革下腳料的處理主要以填埋為主。這種方式簡單但對環(huán)境的犧牲太大，造成資源浪費(fèi)。由于膠原蛋白在動(dòng)物細(xì)胞中扮演結(jié)合組織的角色，是生物科技產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵的原材料之一，也是需求量十分龐大的生物醫(yī)學(xué)材料。所以國內(nèi)也有一些回收制革下腳料中的膠原蛋白的研究，應(yīng)用領(lǐng)域包括生物醫(yī)學(xué)材料、化妝品、動(dòng)物飼料等。但這些研究均沒能除去制革下腳料中的重金屬鉻。國內(nèi)也有政策禁止在食品中添加皮革水解物，因此以上技術(shù)尚沒有專利生成。本項(xiàng)目工藝從脫鉻入手，將脫鉻后的制革下腳料酶解生產(chǎn)氨基酸-多肽有機(jī)肥。回收的鉻還可以重新用于鞣革，這樣回收和治理一舉兩得。目前本品已申請專利一項(xiàng)，屬于該領(lǐng)域領(lǐng)先的科技成果。
