生物環保：“小分子”彰顯“大身手”
來源：中國投資 閱讀：1734 更新時間：2009-09-17 10:39北京奧運會期間，緊臨奧運村運動員主餐廳的是一座不起眼的白色活動板房，就餐后在一旁候車的運動員絲毫沒有發現這里就是奧運村餐廚垃圾資源化處理站。而且，他們每天享用的水果大多是這里的垃圾轉化成的菌肥應用基地所培育的。
作為奧組委指定的唯一奧運村餐廚垃圾處理服務商，北京嘉博文生物科技有限公司（以下簡稱“嘉博文”）負責將處理奧運村內各餐廳運送到處理站的餐廚垃圾，利用其自主研發的微生物資源循環新技術，快速處理了奧運村產生的1076噸餐廚垃圾，并將處理后的再生產品——活性微生物菌群添加到飼料和肥料中，成為多家奧運果品供應基地的農用生產資料。
與歷屆奧運會餐廚垃圾異地填埋、焚燒處理相比，北京奧運會開創了奧運村歷史上餐廚垃圾就地無害化處理的先河，也贏得了國際奧委會的贊揚。
“將生物技術應用到餐廚垃圾處理中，不僅有效解決了餐廚垃圾無處可去的老大難問題，同時也為農業生產提供了環保型飼料和肥料”，嘉博文總裁助理梅耀武告訴《中國投資》。
實際上，除了固體廢棄物處理外，生物技術已在水體富營養化和污染治理、廢氣治理等領域有了廣泛應用，在紡織、石化、造紙等行業生產中，更是作為一種高效、環保的技術得以大顯身手。生物環保領域正呈現出“雙增”的態勢：產品品種不斷增加，技術水平也在不斷提高。
研發和應用活躍
應用于環境保護中的主要是微生物，少部分利用植物進行環境污染控制。應用生物技術處理污染物時，最終產物大都是無毒無害的、穩定的物質，如二氧化碳、水和氮氣。利用生物方法處理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次轉移，因此它是一種消除污染安全而徹底的方法。
由于大部分有機污染物適于作為生物過程反應物，其中一些有機污染物經生物過程處理后可轉化成沼氣、酒精、生物蛋白等有用物質，因此，生物處理方法也常是有機廢物資源化的首選技術。正如美國環保局（EPA）在評價環境生物技術時所指出的那樣，“生物治理技術優于其他新技術的顯著特點在于其是污染物消除技術而不是污染物分離技術”。
和其他生活垃圾不同，餐廚垃圾的處理一直是城市垃圾處理的一大難題。特別是在中國，高油、高鹽的餐廚垃圾，如果不經處理直接填埋，將對地下水產生污染，而其高含水的特點使得較難焚燒。由于飲食習慣不同，西方國家所研發和使用的生物技術并不能照搬到中國，必須進行自主研發。
“采用我們自主創新的生物環保技術不僅實現餐廚垃圾的減量化和無害化處理，還可以實現其資源化”，梅耀武介紹說。
早在2005年3月，在北京市海淀區政府的支持下，上地街道就采用嘉博文的BGB微生物資源循環技術，創建了首個BGB餐廚垃圾資源循環處理系統，由嘉博文運營。該系統日處理餐廚垃圾4.6噸，負責處理上地街道轄區內27家餐館的泔水，率先實現了北京第一條無泔水外流的街道。
在北京奧運會成功運營后，北京市已經把這項技術列入節能節水減排重點推廣技術，在城市餐廚垃圾的規模集中處理中應用。在今年10月，一個日處理能力400噸的餐廚垃圾處理場一期將在北京高安屯垃圾處理中心建成投產。
環境污染源遠不止固體廢棄物這一類。多年來，由于全球范圍內濫用化學品，特別是殺蟲劑造成了大規模的水體、土壤污染，對其治理和恢復也將成為一個巨大的市場。按照有關機構“非常保守”的估計，在未來10年內全球市場達115億美元。
在全球范圍內，生物技術已是環境保護中應用最廣的、最為重要的單項技術，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質的降解、清潔可再生能源的開發、廢物資源化、環境監測、污染環境的修復和污染嚴重工業企業的清潔生產等各個方面，發揮著極為重要的作用。
據了解，德國較早開展生物環境技術；荷蘭在生物環境技術的研究及應用中在歐洲居領先地位，自1982年以來，已利用環境生物技術治理并恢復了6000多處污染地，一批公司已迅速發展起來。至今，環境生物技術在世界上被廣泛應用于污水處理、大氣凈化及污染環境介質治理等諸多方面。國際上英、法、德、荷等國許多環境生物技術成果已進入商品化、產業化發展階段。
生物技術是水污染控制中最成熟、也是最富有挑戰性的技術，在國外的環保產業中一直是市場占有量最大的。隨著經濟的發展和新污染治理的需要，新技術工藝設備將不斷出現并產業化。
美國“清潔空氣法”（Clean Air Act）實施后將形成高達幾百億美元的燃煤脫硫市場，其中預計微生物脫硫將達250億美元，而越來越低的燃油硫分標準也促進了石油微生物脫硫技術的發展。
我國生物環境技術雖然起步較晚，但近年來利用生物技術進行污染治理的研發活動卻最為活躍。在對我國1997-2006年環保領域利用生物技術的發明專利（申請）情況的統計表明，涉及污水的生物處理技術專利（申請）最多，且增量主要來自國內，國內申請占相關申請的78.2％。將生物技術引入污染治理，特別是解決水體污染和富營養化問題，已成為最受市場青睞的技術領域。
目前，通過選育和培養高效的微生物菌種，制成制劑，高密度直接投放到受污染水體，形成生物膜對污水進行降解和凈化的生物膜水處理新技術，已經為我國城市污水處理和治理湖泊富營養化提供了新的模式，在國內環保產業市場具有廣闊的應用前景。
與傳統的活性淤泥法相比，生物膜技術應用于城市污水處理具有以下優勢：首先是投資省。目前國內的城市污水處理廠基礎建設投資大，需要大量的機械設備、管網和其他工程設施，投資成本每噸污水處理在1000元左右；而應用生物膜技術投資設備少，占地小，處理每噸污水投資不到500元，相比節約成本50％以上。從運行費用看，目前國內城市污水處理廠的直接運行成本，一般處理污水在0.5-0.8元/天.噸之間；而據測算，應用生物膜技術處理污水只需0.2元/天.噸左右。此外，采用傳統的活性淤泥法處理城市污水，常由于大量淤泥的堆放造成對環境的“二次污染”，而相同條件下制成生物膜的微生物菌一旦把污水凈化后，便會由于缺乏“營養”而自動消亡，不會造成“二次污染”。
清潔生產的“酶”力
隨著國家減排力度的加大，工業與環境生物技術成為高耗能、高污染行業的“香餑餑”。
“過去紡織、造紙、石化等行業傳統生產工藝給生態環境造成了惡劣影響，他們越來越需要在污染防治和生態環境保護方面的新技術”，江南大學生物工程學院教授堵國成說，“為滿足工業企業需求，近幾年環保技術開發、技術改造和技術推廣的力度不斷加大，環保新技術、新工藝、新產品層出不窮，特別是生物環境技術，成為企業和各大科研機構的研發熱點”。
將生物技術應用于生產的過程是以酶促反應為基礎的。作為催化劑的酶是一種活性蛋白，因此，通常是在常溫、常壓下進行的。生物轉化技術的效率高，副產物少，這與常常需要高溫、高壓條件的化工過程相比，反應條件大大簡化，因而投資省，費用少，消耗低，而且效果好，過程穩定，操作簡便，同時，在多數情況下，它還可和其他技術結合使用。用生物過程代替化學過程可以降低生產活動的污染水平，有利于實現工藝過程生態化或無廢生產，真正實現清潔生產的目標。
據美國環保局估算，美國現有的化學工業若有5％為生物過程取代，污染防治費用可降低約1億美元。生物處理技術除易于大規模處理外，還可利用天然水體或土壤作為污染物處理場所，從而大大節約生物處理的費用。
以紡織工業為例，在我國，江南大學生物工程學院組織研發的紡織用生物酶制劑已成為該行業一項新興的清潔生產技術。
“紡織工業是產生污染非常嚴重的工業，每年約產生7.5億噸的工業廢水以及數10萬噸計的煙塵、二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳，對環境造成嚴重污染”，堵國成告訴記者，傳統化學處理工藝不僅高耗能，高耗水，同時，染料損失較大，對棉織物的損害也較大。
因此，在《生物產業發展“十一五”規劃》的微生物制造專項以及《紡織工業“十一五”發展綱要》中，都提出將綠色生物技術工藝作為主要技術手段，以替代和改造傳統生產過程，促進產業升級，解決紡織生產過程的資源短缺和環境污染問題。
目前在紡織工業中應用較為成熟的淀粉酶，用于退漿，可以迅速降低淀粉的分子質量，退漿率可達90％-95％。而且漿料的去除不需要劇烈的機械作用，用水量少，對織物損傷小。
紡織酶加工技術已成為發展最快的工業清潔技術之一。紡織工業用酶已占全球酶制劑總量的10％以上，2007年的總銷售額已達到2.5億美元左右，且每年仍以14％-20％的速度增長。我國每年僅應用于紡織清潔生產的堿性果膠酶和過氧化氫酶需求量就超過1億元。
2007年我國紡織工業的生產總值已達到30500億元，而隨著我國紡織生產規模的日益擴大，采用生物技術工藝替代傳統的化學處理工藝將是紡織工業重要的發展方向。
作為未來最重要的紡織助劑之一的酶制劑，“如果按其使用成本占紡織品生產成本的0.1％計算，紡織用酶的潛在市場空間可達20-30億元，具有巨大的發展潛力和市場前景”，堵國成對紡織工業領域應用生物技術的前景十分看好。
在紡織生物技術領域，我國研究并已獲得了微生物發酵生產堿性果膠酶、過氧化氫酶、PVA降解酶、角質酶這一酶制劑產品群的關鍵技術，所制備的4種酶制劑已在棉織物前處理中得到初步應用，不僅使棉織物質量比傳統方法提高一個等級，同時污水總量減少1/3以上，COD值下降1/3-1 /2，pH值直接達到排放要求，單位織物處理能耗也下降了1/3。
除了紡織工業外，生物技術還可應用于造紙、皮革等領域。利用生物酶制劑在造紙行業中進行生物漂白，可以減少甚至徹底替代化學漂白，并最終在造紙工業中實現完全的生物制漿和生物漂白，徹底解決嚴重污染我國水環境的造紙黑液問題。生物技術將使許多污染行業的工業生產真正進入無污染清潔生產的軌道。
產業培育需政策扶持
堵國成教授也表示，盡管在紡織工業中應用生物技術的優勢已得到公認，但由于目前商品化酶品種較少，酶生產成本高、天然酶最適用溫度和使用pH范圍較窄等原因，生物酶技術還未能在紡織等工業企業中全面推廣應用。
國際上大的酶制劑公司廣泛采用了基因工程、蛋白質工程、定向進化工程等高新技術，提高了酶在各種環境中的反應效率。而我國工業酶制劑的開發應用技術發展嚴重滯后，同時還需解決酶制劑穩定性和實用性等關鍵技術，從而實現工業用酶的高產、低成本、低能耗和無污染生物制造。
然而，為爭取項目研發經費，像堵國成教授一樣的研發人員不得不四處尋找經費。而企業往往是在技術成果能夠產業化后才與科研機構聯系，以轉讓費的形式買斷技術。“前期研發少有企業愿意投入，在這方面只能寄希望于政府部門的科研經費了”，堵國成說。
相比較而言，嘉博文就十分幸運。在上地收集站取得顯著效果后，公司所在的中關村管委會扶持其生物技術體系在后端的產業化應用，如在微生物壯苗劑生產線的建設過程中給予政策資金100萬元。“對我們來說在創新初期是個很大的鼓勵”，梅耀武告訴記者。
而作為環保型生態肥料，嘉博文研發的微生物菌劑還享受到農業部的相關優惠政策，同時，生產設備目前也有望進入國家發改委、環保部制定的鼓勵環保技術目錄中。
除了資金，嘉博文還希望得到更多的扶持：政府部門應該給予更多產業政策和稅收方面的支持，這樣才能推動一個產業的發展。
“如果能夠在發達城市，將環境保護作為政府民生工程重要的考核內容之一，就能在全國形成一個規模化的減排和生態效應，那么將更有利于高端生物環保技術的推廣和使用”，梅耀武說。
