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循环农业:新科技让农业食品副废产物变废为宝丨瓦大青年云论坛

作者:幸柏汝 2020-06-29 14:03

近期,35斗与荷兰瓦赫宁根大学研究中心联合举办了“循环农业:’副废’产物的高效利用”线上分享活动,邀请了北卡罗来纳州立大学助理教授郑浩田博士、华南农业大学副教授胡文锋博士、瓦赫宁根大学研究中心-环境技术组助理教授陈韦杉博士、瓦赫宁根大学及研究中心在读博士卫昱君老师,向大家分享相关专业知识,将种种“副废”产物变废为宝。

 

本次活动是“对话新生力,畅享新科技”系列云论坛的第四期,本系列活动由瓦赫宁根大学及研究中心、35斗、未来农业知识中心联合发起,系列活动包括绿色蛋白、生鲜供应链、智能装备、循环农业、可持续土壤等相关主题,欢迎关注35斗获得更详细的议程安排。

 

本次“循环农业”主题活动,吸引了一千一百多人次在线观看并参与讨论,参与观众来自政府园区、行业组织、行业媒体等单位和机构,中国农业大学、浙大、瓦赫宁根大学等科研院校师生,投资机构如BV百度风投、一飞资本、生命资本、巴斯夫创投等机构人士参与。

 

 

为便于传播和留存云论坛内容,35斗据嘉宾分享整理了以下内容:

 

黄油副产物黄油奶的高价值与多样化应用的探索 


讲者介绍:郑浩田

郑浩田博士是北卡罗来纳州立大学食品化学方向助理教授, 加州理工州立大学客座教授。郑博士于2014年获新西兰奥塔哥大学(Riddet Institute)食品科学博士学位。先后曾在恒天然研究与发展中心,林肯大学(新西兰), 加州理工州立大学从事工业应用研究与食品/乳品加工工程教学工作。郑博士目前的研究侧重在于通过操控加工过的食品的微观结构和相对宏观结构来改善食品的物理稳定性,口感,可消化性和营养物质的生物可及性。郑博士正在组建科研团队,期待有识之士参与,加盟,合作。

 

脂肪球膜物质工业上,黄油奶生产过剩,主要黄油生产国2019年共生产黄油超过1000万吨,大幅超过市场需求量,预计2020年过剩产值将会超过两亿美元。黄油生产主要原料是原奶中的脂肪,但除脂肪外,原奶中其他的脱脂物(水分、蛋白、干物质成分)会被浪费。

 

脂肪球膜物质在婴幼儿配方粉的应用方面,其可以缩小婴配粉与母乳差距。作为对比,大豆磷脂与母乳磷脂存在较大差距,牛奶磷脂与母乳磷脂相对接近。

 

脂肪球膜具有拓扑结构。在乳脂肪球上做不同程度的打磨,没打磨的情况下能够发现磷脂层;轻微打磨,磷脂层任然存在;重度打磨,磷脂层消失,蛋白层出现。证明了脂肪球膜的下面存在一层蛋白层。

 

浓缩脂肪球膜物质为基础的配料。先将脂肪球膜进行过滤,再进行干燥、打粉,能够得到3.45倍浓缩,浓缩后获得的磷脂成分也能够趋近母乳成分。可用于浓缩黄油奶粉构架新型乳液——乳液稳定系统;浓缩黄油奶粉应用于奶酪加工——提升奶酪质地,口感;提升主产物附加值,开发新型奶酪产品、新型浓缩牛奶蛋白等。

 

利用黑水虻资源化处理有机废弃物的进展

 

讲者介绍:胡文锋

胡文锋博士毕业于香港理工大学,现为华南农业大学副教授;创立广州无两生物科技有限公司,利用微生物和黑水虻资源化处理食品有机废弃物。一方面减少有机废弃物导致的污染,另一方面产生新一代昆虫蛋白和脂肪,用作动物饲料原料。

 

有机固废的处理难度大,处理后往往会产生一些新的问题,效率通常也较为低下,借助“昆虫+微生物”帮助处理有机固废,能将效率大大提高。使用“昆虫+微生物”的有机固废处理方式,能产生蛋白质营养,还能做到将有机固废无害化、稳定化、减量化、资源化处理。

通过黑水虻幼虫采食上述物质,可将餐厨余垃圾、畜禽粪便、病死禽畜转化为黑水虻虫干(蛋白质约40%,脂肪约30%)和虫沙肥(生物肥料)。

 

利用黑水虻处理食品副废,具有以下特点和优势:1.抑杀病原;2.减少温室气体排放;3.驱避家蝇;4.清除楚黄曲霉毒素;5.降解抗生素,减少残留;6.分散重金属等。

 

养殖昆虫能带来较高收益。昆虫可用于食用部分高达80%,大幅高于传统畜禽,避免浪费;其次,昆虫的饲料转化效率是鸡的2倍、猪的4倍、牛的12倍;再者,养殖昆虫能耗低,用水少、占地少、温室气体排放量低;养殖时间短。黑水虻虫蛋白和脂肪可应用于宠物、家禽与水产饲料。在欧美还可用作食品材料。

 

黑水虻养殖仍然存在六大问题:1.基础研究薄弱;2.育种与繁殖还刚起步;3.缺少专用的自动化与机械化设备;4.疾病防控水平不高;5.规模化应用还需时日;6.安全性评估仍有待进一步完善。

 

展望了未来黑水虻应用四大趋势,主要有: 1.大规模养殖与应用,食用与饲用并举;2.开发专用机械与控制硬件技术;3.基础研究与应用研究结合;4.成就新型产企业。

 

食品及餐厨垃圾资源化- 西欧国家的策略和发展趋势

 

讲者介绍:陈韦杉

陈韦杉博士是瓦赫宁根大学及研究中心环境技术组的助理教授. 陈博士于2017年获得环境与生物技术领域的博士学位, 专注于混和菌群发酵用于转化城市餐厨垃圾, 食品供应链副产物和城市污水与高价化学品. 目前研究领域专注于打造分散式的食品和餐厨垃圾的资源化与生物技术, 并改造相关城市基础建设以利其推广和应用, 目前也在阿姆斯特丹市政府下属的城市环境研究院担任研究员, 在阿姆斯特丹对分散式的餐厨, 食品垃圾和污水的资源化进行各种大型化的实验。

 

城市垃圾处理空间少,垃圾暴露在惩戒街道上,影响城市美观,造成城市环境卫生问题。垃圾处理是一个较大问题。以往餐厨垃圾处理方法为厌氧消化产沼气然后堆肥。厌氧消化又可以细分为两个主要步骤:一为水解酸化,利用混合的细菌菌群对垃圾进行发酵,形成乙酸、二氧化碳、氢气,二为厌氧消化形成甲烷,剩余固体残留物可用于堆肥。现在的思路是阻止餐厨垃圾进行厌氧消化, 主要因为生物沼气的价值过低,于是我们在水解酸化后的餐厨垃圾需加入少量乙醇,抑制多数菌群生长并,为一种特定菌群生长提供空间,将乙醇和乙酸整合形成更长链且具有更高价值的常分子,如己酸。产完己酸后的剩余产物再用于厌氧消化和堆肥, 藉此来提升整个餐厨垃圾处理鍊的产品和价值.

 

单靠但菌群发酵或消化无法对餐厨垃圾达成百分之百降解,所以也需要整合更多资源化技术来提升餐厨垃圾的总体资源化价值。例如先对垃圾进行除油处理,可获得生物柴油;剩余的高价值有机物能够用于生产己酸;其余有机质能够形成生物沼气;剩余固态物质可用于堆肥;水分经处理能够二次使用。此方法在荷兰阿姆斯特丹已经应用于超市的餐厨垃圾, 目前正在进行大型化, 但我们发现此方法很难应用于家庭垃圾处理,因为家庭垃圾中混有大量干垃圾,难以水解酸化,会影响垃圾降解速度以及产物均值化,对垃圾进行预处理会提高整体成本。

 

为了更好地对餐厨垃圾垃圾进行搜集处理,未来,需完善城市垃圾处理相关规则、城市基建设施,与政府共同解决。未来对于餐厨垃圾的处理,可运用源分离+部分去中心化的解决办法。处理家庭垃圾,要在小区内进行分类管理,定时进行搜集,不同分类垃圾进行不同处理。

 

循环农业谈什么?中国VS荷兰

 

讲者介绍:卫昱君

卫昱君同学是由瓦赫宁根大学及研究中心和中国农业大学共同培养的一名在读博士生。2019年毕业于瓦赫宁恩大学及研究中心并取得食品技术专业硕士学位,博士课题将专注于中国绿色食品系统的完善,以及对食品系统中产生的副产品和废物进行价值提升并进一步加以利用,从而使得绿色食品体统更加符合可持续发展目标。

 

中荷农业未来发展趋势:20年-30年是我国农业向绿色农业转型发展的重要时期,增加对前沿科技应用,加大先进设备投入,辅以先进的管理理念,促进经济、环境、社会多方面效益提升。荷兰农业发展趋势两大关键词:系统性,农业系统的参与者都应参与变革、变革中要有持续的系统性思考;循环农业,将生物质的利用效率达到最大化。

 

中荷农业政策执行机构:在中国,国家制定农业发展整体路线和发展规划,再由农业农村部制定出台相应具体政策,监管实施,以及国家市场监督管理总局负责农业市场监管,最后由两个大部门的下属职能部门进行细分管理。在荷兰农业发展由农业、自然和食品质量部(LNV)统筹管理,下设五大职能部们分管“农业”、“自然、渔业及农村事务”、“食品和消费安全管理机构”、“建议及支持部门”、“项目负责部门”。

 

目前中荷农业发展存在的问题&解决方案:

中国:

存在问题

解决方案

食品生产端资源、化学品投入过多

绿色能源、科学种植、研制绿色投入品

中小型企业质量管理体系不完善

制定针对中小企业更为灵活的质量管理体系

食品产业链:食物浪费

相关技术研发、提高管理水平

 

荷兰:

存在问题

解决方案

土壤维护

施肥管理、病虫害治理、耕作方式调整

水和能源使用

精准农业

畜牧业

闭环循环、减少排放

系统转变

农民为主

消费者

提升消费者认知

 

小结


有人说,垃圾是放错了地方的资源。本期论坛几位嘉宾为我们带来了“将食品副废产物重新变为食品”、“将食品副废变为蛋白质营养、生物肥料”、“将食品副废变成化学能源”几种尖端食品副废解决思路,真正地将人人嫌弃的垃圾,变成了珍贵的资源。还为我们分享比较了中荷两国农业发展的差异,让大家对两国农业有了更进一步的了解。

 

食品副废的处理一直是一个令人头疼的问题,难以得到根治。通过本次嘉宾们分享,能让大家意识到在处理食品副废的过程中,科学技术的研发投入具有无可比拟的重要性。未来,通过持续加大科研投入和技术创新,能够找到解决食品副废问题的最终良方。这其中,也会有大量的创新机会可以挖掘,甚至培育“独角兽”级的创新企业。

 


注:文中如果涉及35斗记者采访的数据,均由受访者提供并确认。

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