饲料业篇
工业尾气如何变身饲料蛋白？
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首钢朗泽成果展台上的乙醇梭菌蛋白。崔丽 摄国家粮食和物资储备局科学研究院首席研究员李爱科表示，近年来，我国优质饲用蛋白原料极度缺乏，不得不大量进口，对外依存度长期保持在70%以上。我国每年进口鱼粉150万吨左右，进口大豆1亿吨左右，饲用豆粕的年消费量约7000万吨。 由于动物性蛋白价格高昂，植物性蛋白受土地种植面积有限、气候立地条件多变、生产周期较长、物质能量转化效率低等因素影响，生产能力难以大幅提高，一段时间内，我国无法摆脱饲用蛋白原料对外依存度很高的局面。 自主创新研发新型非粮蛋白质资源，逐步降低对大豆、鱼粉的进口依赖，开辟产业发展新领域，无疑是国家的重大战略需求。近年来，农业农村部一方面推广低蛋白日粮技术，另一方面推进多元化的蛋白质替代原料开发应用，如棉籽、菜籽、藻、菌、昆虫等。 而在人工条件下，利用天然存在的CO（一氧化碳）、CO2（二氧化碳）、CH4（甲烷）等一碳气体原料大规模生物合成蛋白质，长期以来被国内外学术界认为是革命性前沿科技。 农科院饲料所饲料加工创新团队首席科学家薛敏介绍，早在20世纪90年代，国外就开始研究利用乙醇梭菌等食气菌以一碳气体为碳源生产小分子醇类产品，但未关注菌体本身作为蛋白质饲料的可能性。2004年，荚膜甲基球菌蛋白问世，但当时全球饲料产量没有那么多，鱼粉价格也比较低，成本不具有优势。直到现在，动物养殖规模和饲料产量剧增，动物性蛋白价格高昂，全球对蛋白资源需求强劲，再加上碳中和、碳减排背景，大家把目光重新放到了一碳气体和一碳菌生产菌体蛋白上。 “我国在‘六五’‘七五’科技攻关时期，开始研究微生物菌体蛋白生产技术，但因为性价比、效率、安全等问题，一直没能实现产业化。”李爱科表示。 正当此时，乙醇梭菌蛋白工厂化量产横空出世，怎能不令国人欢呼雀跃呢？ 2、废弃物“点石成金” 1994年，乙醇梭菌由比利时科学家从兔子肠道中分离出来，以其为发酵菌种，能够以一氧化碳或者二氧化碳为碳源产生乙醇，很多国家都在研究。 薛敏介绍，大多数能源研究集中在用一氧化碳生物发酵合成乙酸、乙醇、异丙醇等化学品，对菌体合成蛋白质及其功能性研究很少，菌体蛋白大多被当作废弃物丢弃；而专注于单细胞蛋白研究关注点主要集中在酵母、乳酸菌、微藻等传统被认为可食用的菌种上，导致了乙醇梭菌蛋白在蛋白质领域长期“默默无闻”。 人的思维总有惯性，但突破和创新往往在一念之间。20多年后，乙醇梭菌蛋白被发现和大规模利用。 在河北曹妃甸这个填海造地“长”出来的小岛上，钢电园区内矗立着首钢京唐钢铁联合有限责任公司一座座高耸的高炉，不远处就是首钢朗泽的河北分公司（以下简称河北首朗）。该公司副总经理张春悦指着一排20多米高的发酵罐介绍，我国是世界上最大的钢铁冶金生产国，在工业冶炼过程中会产生大量含有一氧化碳、二氧化碳等的尾气，公司一般建在这些钢铁厂、铁合金厂旁边，把尾气收集起来通过管道运输，经过预处理后进入发酵罐，乙醇梭菌和尾气在里面进行快速反应，产出乙醇和乙醇梭菌蛋白。 在低温保存室里，保存着一个个灭火器大小的不锈钢罐体。 “这里面是发酵菌种的冻干粉，用的时候就把它拿出来接到发酵罐里面。有趣的是一氧化碳对人类来说是剧毒，但对它来说却是食物。乙醇梭菌是活的，不断变化的，温度高了或低了，吃得饱了或饿了，都会影响它的后续反应，必须精心呵护。摸索了10多年，我们对它的脾性算是摸透了。”张春悦笑道。 时间回溯到2011年，首钢朗泽成立，引进新西兰朗泽科技研发的实验室发酵技术，能否中试放大成功甚至工业化应用还存在不确定性。 2012年，首钢朗泽投资6000余万元在曹妃甸首钢京唐公司院内建成全流程钢铁工业尾气生物发酵中试示范装置（年产乙醇300吨）。经过持续不断的N轮试验，终于打通了全系统工艺流程。 |
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