我们离用农业残渣生产大宗原材料的目标更进一步

农业残渣对于新兴的生物经济而言至关重要。这些残渣有潜力被大规模地用作化学品、燃料和其它材料的可再生原料，成为化石基原材料的可持续替代品。然而，因为这些材料比传统化石基原材料更贵，也不方便作为商品进行贸易，因此还没有得到充分利用。

目前，化工产业仍在大量使用化石基原材料。为了实现巴黎和格拉斯哥气候大会的目标，在未来的几十年里，我们需要向可用作燃料、能源、化学品和材料的可再生原材料转型。生物质可以为实现这一转型发挥重要作用，但这不能以森林砍伐和阻碍食品生产为代价。

在CAPCOM-NL 项目中，企业和研究机构正在致力于开发可以将农业残渣加工成适合大规模生产化学品（如生物塑料和肥料）、土壤改良剂、燃料和其他材料原材料的技术。他们希望通过一种工艺，把低价值的农业残渣转变成颗粒状的中间产物，也就是所谓的生物质商品。这种目的明确并且相对清洁的大宗原材料可用于生产能源，或在发酵后作为化学品或其他材料的基础材料。生物质商品正如曾经的化石基原材料一样，为生物质原料在全球市场上的交易奠定了基础。

研究人员对包括产油棕榈的花托、甘蔗渣（榨糖后的纤维残渣）和蔗糖垃圾（剩下的甘蔗叶）在内的多种农业残渣开展了测试，这些材料通常被丢弃在地面上而后腐烂，或最多作为低价值产品进行处理。研究人员还研究了芒属植物的应用潜力。这种作物可以生长在不适合种植粮食作物的土地上。

去除污染物

用生物质材料生产各种特定商品之前，必须要先去除其中的污染物。瓦赫宁根食品与生物基研究院的研究助理Koen Meesters解释说，“这些污染物主要是氯化物和钾。制造商不希望原材料里含有这些成分，因为它们会造成腐蚀，并在设备和管道内产生积垢，最终导致设备故障。”通过逆流冲刷处理可以去除这些污染物，譬如，用水就可以去除生物质中约90%的有害矿物质。而后这些富含钾元素的处理水可以用于灌溉甘蔗或棕榈园。Meesters表示，“种植园广泛使用钾作为肥料。回收利用处理水可以节省很大的开销。这样做还可以减少通过开采钾矿来提取原材料的需求，因此对环境大有好处。”

生产均质的颗粒物

制品的原材料通常是以小颗粒的形式进行交易和运输的，如化肥和塑料等产品。在去除生物质材料的污染物后，还需要很多步骤才能生产出生物质小颗粒。研究人员开发出了一套用高压蒸汽和高温来生产小颗粒的工艺。Meesters介绍说，“我们的想法是生产一种既能用于生产能源（热能或电能），也能用于生产燃料或其他材料（比如发酵产乙醇）的产品。当然，根据具体应用的差异，生产流程也需要做一些调整。以乙醇为例，温度一定要适中，这样后续酶才可以顺利地水解材料。但如果生产目的是用于产热或发电，使用高温才有利于得到有较好热值、防潮性、耐用性和研磨性质的材料。不过，这一工艺的最大优势是可以使用同一个生产系统进行生产，制造商只需要根据具体应用来调整生产参数就可以了。”

基础化学品和材料

用农业残渣大规模地生产大宗原材料在技术上是可行的。瓦赫宁根食品与生物基研究院的生物精炼项目经理Edwin Hamoen对此表示认同，“在这个项目中，我们用的农业残渣大多是遗弃在野外任由其腐坏的材料。我们展示了如何把这些残余物用作可以生产固体燃料和乙醇的原材料。下一步是生产出可用于其它基础化学品和材料的生物基材料。我们面临的挑战是如何最大化地利用各地的残余物。在荷兰，温室的番茄茎或许有潜力被加工成特定商品。”

CAPCOM-NL项目同样证实了这些处理方法的经济可行性。生产生物基颗粒与生产木制颗粒的成本相仿，因此是一种完全可行的替代品。

实现双赢

从环境方面看，将棕榈油和甘蔗生产的残余物大规模转化为商品是一个双赢的局面。Hamoen表示，“LCA（生命周期评价）等可持续性分析已经指出，使用农业残渣来生产原材料可以显著减少温室气体的排放，比用煤发电最多能减少90%，而用乙醇来驱动汽车比用汽油可以减少70%温室气体排放。也就是说，我们开发出来的这套工艺完全契合欧盟未来的RED II目标（欧盟对可持续能源的最新指导准则）。