秦夢華：紙業(yè)綠色發(fā)展需要生物技術(shù)

　　秦夢華教授主要從事二次纖維制漿化學(xué)與技術(shù)，制漿造紙生物技術(shù)，抽出物化學(xué)與樹脂障礙控制方面的研究。先后發(fā)表學(xué)術(shù)論文160余篇，其中50余篇被SCI、EI和ISTP收錄。在國際上首次提出了樹脂粒子在漿水體系中的雙層結(jié)構(gòu)理論。提出和完善了植物纖維的生物有限降解及修飾的理論與技術(shù)，申請國家發(fā)明專利9項，出版學(xué)術(shù)專著一部。承擔(dān)和主持完成了國家自然科學(xué)基金、國際合作項目等國家、省級和企業(yè)委托的科研課題24項。先后榮獲國家教委理論成果三等獎1項，國家教育部科技進(jìn)步三等獎1項，山東省科技進(jìn)步二等獎2項，山東省教育廳科技進(jìn)步三等獎2項，濟南市科技進(jìn)步一等獎1項。先后應(yīng)邀出訪芬蘭、法國、瑞典、丹麥、荷蘭和德國等國家，進(jìn)行了廣泛的學(xué)術(shù)交流和合作。

　　專訪：2011年度國家科技進(jìn)步獎獲得者、山東輕工業(yè)學(xué)院副校長秦夢華

　　以植物纖維為原料的制漿造紙工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)原材料工業(yè)，也是我國節(jié)能減排和污染治理的重點行業(yè)。山東輕工業(yè)學(xué)院以秦夢華教授為負(fù)責(zé)人的團隊歷經(jīng)十幾年的研究，聯(lián)合華泰集團有限公司、中國制漿造紙研究院，以現(xiàn)代生物技術(shù)為手段，在降低打漿和磨漿能耗、廢紙的清潔化生產(chǎn)及提升紙漿的品質(zhì)等關(guān)鍵技術(shù)方面取得突破和創(chuàng)新，解決了制漿造紙工業(yè)中生物酶的選擇性降解這一關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題。獲得了多項原創(chuàng)性理論成果，創(chuàng)建了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的造紙纖維生物酶解關(guān)鍵技術(shù)體系，先后獲得8項國家發(fā)明專利。2012年2月14日，在北京人民大會堂舉行的國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，秦夢華教授領(lǐng)取了國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎，也是該年度造紙行業(yè)唯一一個獲獎項目。

　　談歷程：十余年研究初試牛刀

　　1996年，秦夢華在華南理工大學(xué)攻讀博士期間就開始了生物技術(shù)的研究，當(dāng)時主要的研究項目是用脂肪酶來降解樹脂。1998年博士畢業(yè)后，秦夢華一邊在山東輕工業(yè)學(xué)院任教，一邊又到山東大學(xué)微生物技術(shù)國家重點實驗室繼續(xù)做博士后研究工作，進(jìn)一步研究纖維素酶的酶法脫墨技術(shù)。

　　1999年秋天，秦夢華和山東大學(xué)微生物技術(shù)國家重點實驗室的研究人員，在山東諸城造紙廠開始了第一次工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用。首先利用固體發(fā)酵技術(shù)制備了適于廢新聞紙脫墨的纖維素酶制劑，經(jīng)過一個多月的工業(yè)生產(chǎn)試驗，在該企業(yè)的廢新聞紙脫墨生產(chǎn)線上采用酶法脫墨技術(shù)生產(chǎn)出合格的新聞紙。和化學(xué)法相比，新聞紙的白度和塵埃度等技術(shù)指標(biāo)有了較大提高。

　　第一次生產(chǎn)應(yīng)用激發(fā)了秦教授及其團隊的熱情和信心，回到學(xué)校后，他們又做了大量的研究，在眾多的酶制劑中遴選出Novozymes公司的幾種酶制劑，在更大規(guī)模的辦公廢紙脫墨生產(chǎn)線上(編者注：太陽紙業(yè)原白紙板配套的100噸/日脫墨漿生產(chǎn)線)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)試驗?！斑@一次我們遇到了真正的難題，之前在實驗室里得出的最佳方案運用到生產(chǎn)中，結(jié)果卻大相徑庭。半個月的時間，我們前后共調(diào)整試用了五種不同的酶制劑，終于得出了理想的效果并穩(wěn)定運行。脫墨漿的白度和塵埃度指標(biāo)都優(yōu)于傳統(tǒng)的化學(xué)脫墨，而且大幅度降低了生產(chǎn)成本。

　　談成果：努力追趕國際先進(jìn)水平

　　自20世紀(jì)80年代，國外的研究者就開始了造紙工業(yè)生物技術(shù)的研究。秦夢華教授始終緊跟國際研究的前沿，經(jīng)過十幾年的研究，終于獲得了多項原創(chuàng)性理論成果，創(chuàng)建了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的造紙纖維生物酶解關(guān)鍵技術(shù)體系。

　　項目內(nèi)容主要包括：(1)提出了纖酶對化學(xué)漿的酶促打漿機制，研發(fā)了一種能夠選擇性降解的酶促打漿技術(shù)，即在大幅度降低能耗的同時，提高紙漿的強度;(2)揭示了脫墨條件下纖維選擇性酶解的途徑，合成了高效中性脫墨劑，開發(fā)了一種辦公廢紙酶法脫墨技術(shù)和廢新聞紙中性脫墨技術(shù)，大幅度降低了脫墨廢水的污染負(fù)荷;(3)提出了廢新聞紙漆酶-介體脫墨理論，發(fā)現(xiàn)了漆酶和纖酶在脫墨過程中的協(xié)同作用，發(fā)明了一種能夠選擇性降解的漆酶-介體和漆酶-纖酶廢新聞紙脫墨技術(shù)，進(jìn)一步提高了脫墨漿的質(zhì)量;(4)構(gòu)建了樹脂在漿水體系中的雙層結(jié)構(gòu)模型，研發(fā)了一種能夠有效降低陰離子雜質(zhì)陽電荷需要量和樹脂沉積的生物處理技術(shù)，優(yōu)化了造紙濕部化學(xué)體系;(5)闡明了纖酶和漆酶對機械漿、化學(xué)漿纖維的改性機理，明確了纖酶、漆酶及微生物對纖維原料制漿前進(jìn)行選擇性生物降解的機制，研發(fā)了一種降低磨漿能耗的纖維原料制漿前選擇性降解技術(shù)和提高紙漿強度性能的生物處理技術(shù)。

　　該技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)后，可使針葉木漿的打漿能耗降低10%～30%，闊葉木漿能耗降低35%～45%，草漿能耗降低40%～55%，同時紙漿強度有不同程度的提高;廢紙酶法脫墨過程中的碎漿能耗降低25%，同時紙漿白度和強度進(jìn)一步提高;果膠酶處理可使?jié){水體系中陰離子雜質(zhì)的陽電荷需要量降低30%～60%，樹脂沉積量減少10%～55%，留著率提高10%～80%;利用纖酶、漆酶或菌種處理植物纖維原料，可以節(jié)約磨漿能耗30%～40%，且大幅度提高后續(xù)紙漿的強度和白度;酶法改性后，機械漿裂斷長提高8%～58%，硫酸鹽漿濕強度提高100%。以上性能指標(biāo)，均達(dá)到國際先進(jìn)水平。

　　談紙業(yè)：綠色需要生物技術(shù)

　　“十二五”期間，無論是環(huán)境保護規(guī)劃還是造紙行業(yè)規(guī)劃都對減少污染做出了明確的要求，如何在環(huán)境容量允許的情況下繼續(xù)發(fā)展造紙行業(yè)也成為每一個造紙行業(yè)工作者都需要思考的問題。

　　談及綠色紙業(yè)這一未來的發(fā)展方向，秦教授表示了肯定，并結(jié)合自身的研究成果提出了自己的觀點：“綠色紙業(yè)，要保證從源頭到成品，包括中間所有的添加劑應(yīng)都是綠色的、可降解的。現(xiàn)在國家對造紙污染物的控制已經(jīng)重視起來，但是對制漿造紙過程所用添加劑的控制，還沒有重視，也沒有約束性的規(guī)定。這些化學(xué)品雖然用量不大，但有些化學(xué)品難于降解，因此這些化學(xué)品會對自然環(huán)境造成污染。”

　　“綠色紙業(yè)需要生物技術(shù)!”秦夢華教授說，“生物技術(shù)是一種綠色技術(shù)，與傳統(tǒng)的工藝相比，生物技術(shù)的應(yīng)用前景非常光明。在酶法打漿、酶法脫墨、樹脂生物控制、纖維的酶法改性和生物漂白等方面有較大的應(yīng)用空間，生物技術(shù)在造紙工業(yè)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展方面必將發(fā)揮更大的作用?！?/P>

　　談創(chuàng)新：為企業(yè)服務(wù)，需要重視理論研究

　　從2009年開始，造紙行業(yè)已經(jīng)連續(xù)三年有項目獲得國家科技進(jìn)步二等獎，反映了造紙行業(yè)在科技創(chuàng)新上面的長足進(jìn)步。秦教授認(rèn)為，近十年來，我國在造紙領(lǐng)域科學(xué)研究的進(jìn)步非?？?，水平也比較高，在某些方面的研究已經(jīng)處于國際領(lǐng)先水平。

　　秦教授說：“現(xiàn)在的應(yīng)用研究越來越離不開基礎(chǔ)性的探索。僅靠一般的工藝研究就能為企業(yè)服務(wù)的日子已經(jīng)過去，而應(yīng)該從源頭抓起，從理論研究做起，要耐得住基礎(chǔ)研究的寂寞和失敗。只有基礎(chǔ)研究搞清了，應(yīng)用研究的水平才能提高，才能真正獲得我們原創(chuàng)性的技術(shù)。因此作為一個科技工作者來說，要兩條腿走路。既要立足生產(chǎn)實際，瞄準(zhǔn)工業(yè)生產(chǎn)中存在的實際問題，從實際中找課題;又要從理論研究做起，真正闡明產(chǎn)生問題的原因所在，從而找出解決問題的思路和提出切實可行先進(jìn)技術(shù)?！?/P>