基本信息
- 项目名称：
- 制革下脚料制造氨基酸-多肽有机肥
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 我国是制革大国，制革下脚料如何处理一直是一大难题。目前国内处理方式尚以简单填埋或焚烧为主，下脚料主要成分是含重金属铬的胶原蛋白，资源浪费和重金属污染问题十分严重。本作品从变废为宝的角度出发，将制革下脚料脱铬处理后酶解生产氨基酸-多肽有机肥，并将脱铬废液进行回收再利用。不仅为我国发展绿色农业提供了一种高效有机肥，也避免了制革工业带来的重金属污染，实现废物零排放。
- 详细介绍：
- 制革下脚料主要成分是含重金属铬的胶原蛋白。胶原蛋白是制造氨基酸肥的理想原料。氨基酸有机肥作为一种环保高效肥料近年来在我国崭露头角。以其植物体高利用率、高产出率且污染小的优势，对农业的可持续发展具有深远的意义。 本作品工艺是以制革下脚料中丰富的胶原蛋白资源为原料，脱铬后水解剩余蛋白制造氨基酸-多肽有机肥。大体步骤如下：利用酸碱联合脱铬使皮屑中的铬含量满足氨基酸水溶肥料国家标准，然后对剩余皮屑进行酶处理，所得液态基质即可制备成品氨基酸-多肽有机肥。此外，将酸碱脱铬废液经浓缩、调节酸碱度等处理后，得到可回用于生皮鞣制的鞣剂。同时，由于回收的鞣剂仍与部分多肽分子结合，这部分多肽分子对皮革鞣制可起到填充作用。 本作品的各项指标均符合含氨基酸水溶肥料国家标准。其中小肽浓度118 g/L，氨基酸浓度24 g/L，添加微量元素铜、铁、锰、锌、硼、钼（总量>20g/L），总铬含量低于50mg/kg。其粗成本为1100元/吨，而目前化学复合肥的市场价格约为1800元/吨，氨基酸肥料则高达3000元/吨，作品的价格优势显著。所以，本作品具有非常大的发展前景及市场潜力。同时，本作品力求以皮革工业中的有毒污染废料为原料，以“变废为宝”作为初衷，符合当前可持续发展战略的要求。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 创作目的：我国是皮革生产大国。每年产生的制革下脚料占全世界的1/2，其中包含铬废弃物三氧化二铬4500吨，胶原蛋白约14万吨。本研究旨在回收废弃制革下脚料中胶原蛋白资源及重金属铬资源，完善制革工业的下游工艺，减少制革工业产生的资源浪费和污染。 基本思路：本工艺首先采用先碱后酸方法处理制革下脚料进行脱铬处理，得到脱除重金属铬的胶原蛋白，再采用酶法将胶原蛋白分解成氨基酸、小肽分子，然后将酶解液进行制肥前处理制造氨基酸-多肽有机肥。而碱、酸处理皮革得到的含铬废液可进行浓缩、调碱重新用来鞣制生皮，实现真正废弃物零排放。 创新点：（1）利用制革下脚料制造有机肥，尤其是小肽肥料此前未曾有过报道。本作品变废为宝，充分回收胶原蛋白资源实现下脚料高值化利用。而且小肽、氨基酸分子相比其他有机肥更易被植物吸收利用。（2）脱铬废液回收利用，制成生皮鞣制剂。不仅减少环境污染，而且节约制革厂生皮鞣制的成本。（3）采用酶解法生产有机肥。条件温和且污染小，对设备要求低，节省原料和生产成本。 技术关键与主要技术指标：本作品的技术关键在于皮革脱铬步骤，脱铬率的高低直接影响最终下脚料能否充分酶解、产品重金属铬的含量能否达标。主要技术指标：多肽浓度(g/L)≥118，氨基酸浓度(g/L)≥24，微量元素＞20g/L，pH 3.0-7.0（可调），水不溶物（g/L）≤38。
科学性、先进性
- 科学性：利用先碱后酸联合法脱铬，较单独使用酸或碱处理，实现了优势互补，相比于传统的碱法处理极大地提高了脱铬率。 先进性：技术层面，酶法生产有机肥条件温和，污染小，对设备要求低，在节省原料成本的基础上还节省了设备成本。 独特性：本作品在生产氨基酸的基础上还提供了小肽分子，使植物体更易吸收利用，是一种高效的有机肥。此外，脱铬液通过处理回用于生皮鞣制，避免了重金属污染，而且铬液中的多肽在复鞣时还能起到填充作用。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 不转让
作品可展示的形式
- 实物、产品，图片，样品。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：可用作基肥和追肥。作基肥时可条施、穴施，深度不超过30公分，施用量每亩50到100kg为宜；作追肥时以叶面肥方式施用。将液态浓缩肥稀释100到150倍喷施。本产品可适用于大豆、烟草、瓜果、蔬菜等作物。 特点与优势：本产品的氮、磷、钾利用率为70%，远高于化肥的30%—40%；能够促进植物的生长发育及对微量元素的吸收；防病害，改善作物品质；丰富土壤的有益菌群，改良土壤肥力，避免了化肥造成的土壤板结。 推广前景及市场分析：我国是农业大国，对肥料的依赖性很强。据国家统计局发布的最新数据，2010年我国生产化肥高达6619.8万吨。制造高效、低耗肥料一直我国农业的要求，氨基酸肥正符合这一要求。目前国内氨基酸肥的发展虽然崭露头角，市场需求量直线上升，但它的最大的缺点在于成本高，目前市场上氨基酸肥料售价约3000元/吨，化肥约1800元/吨，而本作品由于不存在蛋白来源的问题，粗算成本为1100元/吨，预售价格定为1600元/吨，在利润方面和推广方面都具备强大的优势。
同类课题研究水平概述
- 氨基酸肥是一种优质有机肥，其应用的广泛程度决定了氨基酸肥的市场潜力。目前，国内外对氨基酸有机肥的研究非常火热，主要的专利生产技术有：高产蛋白微生物发酵法、水解动物蛋白有机原料、利用复合氨基酸为原料等方式制备氨基酸肥。这些方法的原理基本都是将蛋白水解得到氨基酸或直接采用氨基酸作原料进一步制肥。其最大的缺点是原料成本一般都比较贵，或者工艺较复杂。本项目以制革工业废弃边角料为原料，节省了主要原料费用。此外，胶原蛋白是一种大分子蛋白质，富含甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸等氨基酸，这保证了它水解的氨基酸种类丰富，再添加各种微量元素即可制造低成本的优质氨基酸肥。 在治理处理制革下脚料方面，由于它含有重金属铬而难回收。目前，国内对制革下脚料的处理主要以填埋为主。这种方式简单但对环境的牺牲太大，造成资源浪费。由于胶原蛋白在动物细胞中扮演结合组织的角色，是生物科技产业关键的原材料之一，也是需求量十分庞大的生物医学材料。所以国内也有一些回收制革下脚料中的胶原蛋白的研究，应用领域包括生物医学材料、化妆品、动物饲料等。但这些研究均没能除去制革下脚料中的重金属铬。国内也有政策禁止在食品中添加皮革水解物，因此以上技术尚没有专利生成。本项目工艺从脱铬入手，将脱铬后的制革下脚料酶解生产氨基酸-多肽有机肥。回收的铬还可以重新用于鞣革，这样回收和治理一举两得。目前本品已申请专利一项，属于该领域领先的科技成果。
