项目简介
       农业废弃物是在农业生产过程中产生的生产副产品，如渔业生产过程中产生的动物残余废弃物、农业生产过程中的农作物秸秆等、农林生产加工过程中产生的植物类谷壳、果皮、锯末、加工类残余废弃物及农村生活垃圾等。我国是农业大国，据估计，我国每年各类作物秸秆生产量达到 6.5 亿吨以上，其中秸秆直接还田的约 2.1 亿吨，畜牧业系统转化利用的约 1.2 亿吨，工业原料约 1 亿吨，每年剩余量达近 2 亿吨。生活垃圾中废弃天然高分子的种类也很多，如核桃壳、椰子壳等，提取棕榈油后剩余90%的棕榈渣中纤维素、半纤维素、木质素各占1/3；
香蕉皮中含有大量的果胶、纤维素、木质素等。此外，人类在生产、使用农副产品的同时，也产生大量废弃物，我国年产 500 多万吨蔗渣，干蔗渣中含纤维素（59%）、木质素(21%)、及多缩戊糖(20%)；国内食品行业每年产生约 2 千万吨湿豆渣，干豆渣富含纤维素(50%以上)、蛋白质(16％～34％)。全球每年产生约1千亿吨作为副产物的甲壳素，工业生产的废弃甲壳素约1 万吨。角蛋白是农副产品使用过程中被废弃最多的蛋白质，我国年产生家禽羽毛 70 多万吨，其中动物毛发和家禽羽毛中角蛋白含量超过 90%，除少部分作为保暖填充材料外，绝大部分被废弃。部分植物蛋白(如玉米醇溶蛋白、大豆分离蛋白)作为副产物也没被有效利用。农业废弃物处理问题日益成为农业可持续发展领域的重要课题。
        农林废弃物产量巨大，可再生且再生周期短、可生物降解、环境友好，因此开发农林废弃物的价值具有广泛而深远的意义。
        我们研发了可有效控制农田氮磷流失和保持土壤水分的系列土壤改良型秸秆基、羽毛蛋白基高吸水性树脂，并在此基础上进一步研制出用于土壤保水、增肥的系列肥料缓释型高吸水性树脂，实现了材料性能的可控合成，为新型、高性能、多功能、环境友好型农用高吸水性树脂的研制提供了新理论和新方法，如下图：

图1 用于农田改良的生物质基高吸水性树脂材料路线图

       这条生物质资源化路线，可将农林固体废弃物转化成用于农田保水、保肥和增肥的农用高吸水性树脂材料，实现了农林固体废弃物高值化利用，真正实现 “取之于农，用之于农”，具有广阔的市场应用前景。
       此外，针对环境水体污染的特点，我们利用生物质研发了一系列可用于水体营养盐和重金属高效富集、回收和再利用的水凝胶材料。这类材料由于其独特的三维网络结构，可实现对水体中重金属的快速响应和高效富集，可用于重金属废水的高效治理和环境污染应急处理；吸附了重金属的水凝胶材料可原位制备纳米金属和金属晶体，用于工业催化，可有效实现重金属的资源化和循环化利用，技术路线如下图：

图2 用于重金属高效富集和再利用的生物质基水凝胶技术路线图

       按照本设计的材料工业路线，将含重金属的水体快速净化，10min 就可以实现不同重金属的高效去除，吸附容量根据生物质模板的不同和重金属离子的不同
可以达到 100-200mg/g，被吸附的重金属在水凝胶材料内部可以实现纳米金属和纳米晶体的转化，将转化后的纳米金属作为催化剂用于催化产氢和污染物降解，
效率均可达到 100%，催化剂具有很好的循环使用性和储存性，在实际应用中具有广泛的市场应用前景。

        项目特点：
        1. 分别提出了利用农林废弃生物质开发适用于农田保水、保肥、肥料缓释、可生物降解的农用高吸水性树脂和适用于水体重金属高效富集、再利用的环境响应型水凝胶材料；
        2. 该技术可以实现农林废弃生物质的高值化利用，实现“取之于农，用之于农”和“以废治废，资源循环”，符合可持续发展的理念；
        3. 将农林废弃生物质研发成农用和污染控制用高吸水性树脂及水凝胶材料是环境友好的材料工业路线。
       应用范围
       该路线可以用于生物质资源化企业，农用土壤改良剂、缓释肥、环保吸附剂等生产厂家和环保公司等。