炎炎夏日,在我國南方綿延起伏的山丘上,成片的油茶林綠浪翻涌,生機盎然。
油茶,這個早在先秦《山海經》中就被記載為“員木”的古老樹種,堪稱我國特有木本的食用油料“大亨”。當油茶果被榨取成珍貴的茶油后,會留下黑褐色殘渣——油茶枯,也叫油茶餅粕,其重量占油茶果的比重約八成。由于體量龐大,而利用途徑卻較為有限,如用于堆肥等,一部分油茶枯成為了廢棄物。
以湖南省衡陽市為例,據衡陽市林業局介紹,截至2024年底,全市油茶種植面積已達467.05萬畝,茶油年產量11.3萬噸,與此同時,產生油茶枯超過30萬噸,油茶枯傳統利用途徑主要是農家肥料、傳統水產清塘劑、初級洗護原料等。由于利用技術存在瓶頸、下游加工企業缺失、工業化規模化利用渠道不足等,油茶枯資源化利用受到阻礙。
國家林業和草原局、國家發展和改革委員會、財政部印發《加快油茶產業發展三年行動方案(2023—2025年)》明確要求,確保到2025年全國油茶種植面積達到9000萬畝以上,茶油產能達到200萬噸。面對體量龐大的油茶餅粕,我國亟待尋找出資源化高效利用之路,使其實現從農林廢棄物到寶貴資源的轉變。
在社交平臺上,不少網友分享了祖輩用油茶枯餅洗頭的經驗:“掰一塊,放水里,攪出泡沫就可以洗頭了。”看似簡單的生活竅門背后,藏著科學奧秘。在油茶餅粕中,蘊藏著一種珍貴的天然物質——三萜皂苷。三萜皂苷是優良的綠色表面活性劑,具有出色的表面活性,天然溫和,還有生物降解速度快的特性,是制造洗護用品的絕佳原料。
“目前,市場上的表面活性劑基本為化學合成,傳統化學提取方法能耗高、效率低、易產生污染,難以滿足現代綠色制造的需求,而天然植物表面活性劑市場供應幾乎是空白。”中國科學院生物物理研究所王孔江教授敏銳地察覺到了油茶枯中潛藏的巨大價值,“我國是世界上唯一規模化種植含天然表面活性劑植物的國家,原材料方面具有得天獨厚的壟斷性優勢。”
據了解,全球表面活性劑的市場每年需求高達2300萬噸。隨著人們對天然產品的追求日益強烈,一片巨大的產業藍海呈現在眼前,油茶枯的“命運”也迎來了轉變。
2014年起,王孔江帶領團隊展開了一場長達十余年的向農林廢棄物要價值的科技攻關。“技術研發過程十分痛苦。”王孔江坦言,“油茶枯中可溶于水的物質成千上萬,只提取出茶皂素十分困難。傳統皂苷提取方法是利用有機溶劑和水萃取,不僅存在甲醇等殘留,生產成本也很高,產品質量也存在著較多的缺陷,既不能實現工業化大規模生產,也無法應用于日化產品,更難以用于醫藥食品等領域。”
如何高效、綠色地將皂苷從復雜的餅粕基質中提取、分離和純化,并保持其天然活性,起初成為橫亙在科研道路上的一座大山。“在實驗室研究取得進展后,我們從舊貨市場淘換來一套舊設備,自己重新設計、改造與安裝,開始了產業化過程。”王孔江回憶,七八年前,最初生產的皂苷提取液“渾不拉幾的”,不符合要求。經過不斷探索,團隊自主研發了水系分離技術,通過創新分離純化工藝和生物酶技術,成功生產出晶瑩剔透的茶皂素提取液,不僅保留了有效成分,還徹底去除了影響成品穩定性的物質,解決了易氧化、易變色問題。這種高純度植物表面活性劑提取液的穩定性顯著提高,穩定期長達一年,同時只需3~5步,即可實現工業化生產,大大降低了生產成本。目前全國已有多家企業應用這種高性能純天然植物表面活性劑,開發出洗面奶、沐浴露等日化產品。這些產品憑借特性溫和以及優異的清潔能力,在市場上迅速贏得消費者的青睞。
團隊成員辛亮博士告訴記者,植物表面活性劑還具有快速生物降解的環保屬性,天然、綠色、安全、可再生。她介紹:“傳統化學表面活性劑在自然環境中可能需要數周甚至數月才能降解,而我們的皂苷產品幾天內就能被微生物徹底分解,極大降低了環境負擔。”
最近,王孔江團隊再次進行了創新,他們將液態提取液轉化成粉狀,便于運輸和出口,粉狀產品加水復溶后即可使用,且不改變其性質。在國際市場上,國產皂苷展現出強大的競爭力,顏色淺、穩定性好、品質高,價格也極具優勢,公司干粉產品120~200元每公斤,而國外同類產品高達每公斤600元。目前,粉狀產品已成功出口日本等市場。
據衡陽市林業部門測算,衡陽市每年需處理油茶枯約25萬噸,油茶枯科研攻關項目成果產業化后,每條生產線的油茶枯年處理量能達到2500噸,這將直接促使油茶枯單位價值增長10倍以上,為當地創造直接產值10億元,甚至有可能塑造出全新產業生態,綜合產值有望高達50億元。
除了油茶枯,團隊也在探索將無患子果皮、皂角皮等含有皂苷的農林加工剩余物點“粕”成金。天然植物表面活性劑不僅在日化領域,在醫藥、食品保健、農業及石油開采等領域,也擁有廣闊應用前景,一條資源高效循環的綠色產業鏈呼之欲出。
農民日報
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