⊙付时雨1,2（1.湖南海正生物科技有限公司，湖南岳阳 414000；
2.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广州 510640）
付时雨 先生
教授，博士生导师；主要科学研究领域：植物纤维基化工产品，纳米纤维素基功能材料及其应用，生物制浆与生物漂白，溶剂制浆，微生物与酶工程，有机合成与生物酶催化、生物处理造纸废水，生物酶脱 胶黏物。
去塑的重任：全球每年会消耗掉1.5亿t一次性塑料，其中只有不到14％被回收再利用；约80%的废弃塑料被焚化、掩埋之后继续留在环境中，在接下来的10年、100年间持续污染土地和海洋，甚至进入人们的食物链中影响健康。
指向“双碳”目标：高效利用生物质资源，减少对化石资源（石油、煤）的依赖，本身就是净零排放和负排放的产业。速生木和竹子原料的利用可加工、生产多种产品，是负排放产业，在碳汇市场可以获得碳指标。
1 制浆原料
1.1木片分类
木材主要根据纤维形态分为针叶木和阔叶木，针叶木主要有云杉、马尾杉、冷杉等，阔叶木主要有杨木、桉木、桦木等。全球林业资源丰富，尤其以速生桉木、杨木的大面积种植为主要代表。
1.2竹子种类
竹子属于禾本科植物，分布于热带、亚热带至暖 温带地区，对水热条件要求高，生长于富含有机质、水分充足的土壤环境。
竹子种类：全球共有1,400余种，中国500余种。
根据竹竿和竹鞭生长情况可分为三种：散生型（紫竹、方竹、毛竹、淡竹等）、丛生型（佛肚竹、凤凰竹、青皮竹等）和混生型（茶秆竹、苦竹等）。
2 生物酶预处理后制浆
2.1
生物酶的特征
生物酶特点：高效、专一、快速。
生物酶应用条件：温度、p H值、化学环境、用量、作用时间。
生物酶活性的影响因素：酶制剂的浓度、底物浓度、pH值、温度、抑制剂。2.2
生物酶预处理作用机理
竹子组织存在竹纤维、薄壁细胞；纤维细胞由管胞衍生而来，具有纹孔。
木片、竹片的化学组分：纤维素、半纤维素、木素，还有其他多糖和树脂，在制浆过程中影响药液的渗透。
预处理酶由半纤维素、漆酶、脂肪酶、果胶酶等复合构成，具有部分降解薄壁细胞及胞间层半纤维素的作用，并在不同层次的细胞次生壁中形成微缺陷。木片、竹片经生物酶预处理后，可大幅提高原料与化学品的吸附能力，有效提高化学品的使用效率。 山杨木片生物处理前后细胞壁的比较如图1所示。2.3
使用生物酶预处理的优势
（1）预处理竹片原料，减少蒸煮药液的使用量，对化学浆蒸煮可降低用碱量10%以上；对化机浆热磨电耗
下降5%以上。
（2）可增加药液与木质素的接触面和吸附能力，有效提高系统药液的使用效率；可降低用碱量和双氧水用量5%以上。
（3）降低生产成本，提高生产效益。
3 实际应用案例
3.1
湛江某浆纸厂（1）应用基础情况
年产量：50万t化机浆车间，使用原料：桉木70%+相思木30%，预处理酶加添量：230 g/t浆。
（2）应用效果
吨浆电耗下降65 k W ·h，成浆白度保持稳定，双氧水节约5.7 kg/t浆，烧碱节约3 kg/t浆。
加酶前后用电量及药品消耗如表1所示。 3.2
中纸集团旗下某纸业公司（1）工厂基础与预处理条件
图1 山杨木片生物处理前后细胞壁的比较
生物处理后生物处理前
表1 湛江某浆纸厂加酶前后用电量及药品消耗指标对比
加酶前
加酶后
1,3451,345
5249
85.579.8
980915
72.572.3
表3 中纸集团某纸业公司加酶前后用电量及药品消耗
指标对比
加酶前
加酶后501504
55.3647
7873
1,1151,057
73.574.3
表2 中纸集团旗下某纸业公司加酶前后用电量及药品消耗
指标对比
加酶前
加酶后
350350
65.3663.88
6258
1,1801,095
75.576.3
年产量：15万t化机浆车间，原料：杨木90%+松木10%，预处理酶加添量：220 g/t浆。
（2）应用效果
吨浆电耗下降85 kW ·h，成浆白度提高0.8%ISO，双氧水和烧碱用量分别下降4 kg/t浆和1.5 kg/t浆。
加酶前后用电量及药品消耗如表2所示。 3.3
中纸集团某纸业公司（1）应用基础情况
年产量：20万t化机浆车间，使用原料：杨木纤维+桉木纤维，预处理酶加添量：200 g/t浆。
（2）应用效果
吨浆电耗下降58 kW ·h，成浆白度提高0.8%ISO，碱耗降幅达33.2%，双氧水降幅23%。
加酶前后用电量及药品消耗如表3所示。
3.4湖北某林纸公司（1）应用基础情况
年产量：10万t化机浆车间，使用原料：杨木90%+
桉木10%，预处理酶加添量：200 g/t浆。
（2）应用效果
吨浆电耗下降54 k W ·h，在保持成浆白度一致的情况下，碱耗降幅达6.2%，双氧水降幅达9.4%。
加酶前后用电量及药品消耗如表4所示。 3.5
贵州赤天化纸业有限公司（1）应用基础情况
年产量：30万t化学浆车间，使用原料：竹片，预处理酶加添量：250 g/t浆。
（2）应用效果
在产量保持基本一致的情况下，蒸汽耗用量大
表4 湖北某林纸公司加酶前后用电量及药品消耗指标对比
加酶前
加酶后
180180
161150
149135
872818
7373
表6 漂白工段各项药品用量变化
加酶前
加酶后
783.9783.32
27.924.2
13.311.5
27.223.8
13.711.0
表5 蒸煮工段各项工艺指标变化
加酶前
加酶后
783.9783.3
18.717.1
675.2536
35.431.8
27.829.8
12.0410.82
109.2103.2
11.52
11.52
图2 生物酶处理前后浆板白度的变化图3 生物酶处理前后纸浆卡伯值的变化
幅下降，吨浆节降蒸汽达145 t。在保持成浆白度提高2%ISO的情况下，碱、氧气、二氧化氯、双氧水等化学品耗用均 下降，极大地降低了化学品耗用。
应用数据情况如表5、表6所示。 3.6
泸州某竹浆纸公司（1）应用基础情况
化学浆车间，使用原料：楠竹竹片，预处理酶加添量：250 g/t浆，工艺：酶处理—蒸煮—漂白。
（2）应用效果
经生物酶处理的制浆，获得的浆板白度平均值提高1.8%ISO。如图2所示。
经生物酶处理的制浆，纸浆的卡伯值平均下降0.8%。如图3所示。
经生物酶处理的制浆，终点残碱浓度高，因此可以调整竹液比，节省用碱量。如图4所示。 3.7
四川某造纸公司
（1）应用基础情况
化学浆，使用原料：杂竹竹片，预处理酶加添量：250 g/t浆，工艺：酶处理—蒸煮—漂白。
（2）应用效果
用酶（2021年2月）与前期相比，洗净度提高0.1 g/L以上，洗涤热水用量、吨浆送蒸发黑液量下降，降低蒸汽消耗，吨浆用碱量下降10～20 kg。如表7所示。
4 公司简介
湖南海正生物科技有限公司是一家专业酶制剂研发、生产、销售的国家高新技术企业、湖南省新材料企业。公司主要经营造纸酶、纺织酶、洗涤酶等产品。 公司拥有雄厚的技术资源，聚集了一批专家、教授、博 士、硕士等高素质人才。海正生物研发中心以基因合成专利技术为基础，拥有菌种筛选、定向进化、工程改造、多拷贝整合、蛋白纯化以及发酵等相关的全程研发链条和一流酶制剂生产技术，为各行业酶制剂使用提供系列的绿解决方案。还充分利用了广泛的社会资源，与华南理工大学、南京林业大学、长沙理工大学、东华大学等多所著名院校及科研院所成立了联合研究机构，建立了长期合作关系。公司秉承“绿低碳、科技创新”的理念，以“诚信、创新、高效、责任”为企业宗旨。依托科技创新、践行人与自然的和谐共生和绿发展理念，不断进取和自我完善，且通过了Q/H Z S W 001-2019质量管理体系认证。凭借多年的研究和应用经验，拥有专业的研发团队及应用和销售团队，期待与社会各界同仁共同打造绿梦想。
5 结果与展望
生物酶预处理木片、竹子原料，不仅能减少化学制浆的化学药品用量，包括烧碱、双氧水和二氧化氯等，吨浆节省30元以上；在化机浆的使用上大量节约磨浆过程中的能耗，同样吨浆成本节约可观，还可以减少废水的污染负荷，具有明显的环境效益、
经济性。
图4 生物酶处理前后残碱浓度的变化表7 四川某造纸公司酶处理前后的比较
产量/t
综合汽耗/t .t -1纸洗净度/g .L -1
蒸煮用碱量/kg .t -1浆吨浆送蒸发黑液量/m 3.t -1浆
7,9174.520.5852011.07
7,0945.050.6451311.25
9,8063.280.4649710.52
9,1813.380.4349410.3
