首鋼朗澤公司瞄準(zhǔn)高附加值產(chǎn)品生產(chǎn) 探尋工業(yè)尾氣利用有效路徑

　　這是首鋼朗澤公司投產(chǎn)的鋼鐵尾氣生物發(fā)酵工業(yè)化裝置。（資料圖片）

　　工業(yè)尾氣怎樣利用？傳統(tǒng)做法是通過燃燒將其中的熱能轉(zhuǎn)換成電能。北京首鋼朗澤科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“首鋼朗澤”）卻探索出一條全新路徑：利用合成生物技術(shù)與CCUS（碳捕獲、利用與封存）技術(shù)相結(jié)合，將含碳工業(yè)尾氣直接轉(zhuǎn)化為生物乙醇及微生物蛋白等高價(jià)值產(chǎn)品。

　　從洗衣液中的表面活性劑、飲料瓶中的聚酯材料，到乙醇纖維做成的運(yùn)動(dòng)服……首鋼朗澤持續(xù)創(chuàng)新研發(fā)，推動(dòng)產(chǎn)品在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，自身也成長(zhǎng)為國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)。

　　從0到1

　　常溫常壓下，不到22秒一氧化碳、二氧化碳直接轉(zhuǎn)化為乙醇和蛋白――這聽起來(lái)像天方夜譚，卻是首鋼朗澤突破化工合成路徑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的技術(shù)路線。首鋼朗澤用非糧原料生產(chǎn)乙醇和蛋白，每生產(chǎn)1噸乙醇可節(jié)糧3噸、節(jié)地8畝，對(duì)保障國(guó)家糧食安全和能源安全具有積極意義。

　　“與燃燒相比，一代技術(shù)可實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排33%以上，氮氧化物減排90%以上；二代技術(shù)不僅可以做到無(wú)二氧化碳排放，每噸乙醇還可直接消耗二氧化碳0.5噸，能源轉(zhuǎn)化率達(dá)60%。”首鋼朗澤副總經(jīng)理宋慶坤告訴記者。

　　這些數(shù)字背后是首鋼朗澤在自主創(chuàng)新路上的持續(xù)探索。2011年，公司引進(jìn)一項(xiàng)將工業(yè)尾氣轉(zhuǎn)化為乙醇的生物發(fā)酵技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)雖然在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)成功，但并沒有進(jìn)行中試，業(yè)內(nèi)許多人認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。“一項(xiàng)新技術(shù)要從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，需要經(jīng)過小試、中試，最終實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)才算成功。我們的首要任務(wù)就是完成這項(xiàng)技術(shù)的中試。”宋慶坤說(shuō)。

　　在大股東首鋼集團(tuán)支持下，公司一期投入6000多萬(wàn)元進(jìn)行中試研發(fā)，希望中試成功后可以推廣應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)流程上，為鋼鐵企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供新路徑。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，首鋼朗澤組建了一支年輕技術(shù)團(tuán)隊(duì)，全身心投入研發(fā)工作。

　　盡管做了充分的心理準(zhǔn)備，但中試過程比想象得更艱辛。在產(chǎn)業(yè)鏈條中，實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵技術(shù)只是很小的一個(gè)單元，上游要接入不同類型的工業(yè)尾氣，精準(zhǔn)控制尾氣中的雜質(zhì)含量；下游要產(chǎn)出高質(zhì)量的合格產(chǎn)品，滿足客戶要求，如果沒有產(chǎn)出，技術(shù)再好也沒有經(jīng)濟(jì)性。之前沒有意識(shí)到的一些問題，在中試過程中也集中地暴露了出來(lái)。

　　沒有退路，只能迎難而上。但在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)雖一步步解決了流程中的梗阻，卻依然沒有突破性進(jìn)展。2014年，埋頭做了3年研發(fā)的團(tuán)隊(duì)面臨一道艱難的選擇題：公司賬面上只剩下80多萬(wàn)元，是斷腕止血，還是孤注一擲？經(jīng)過激烈討論，技術(shù)團(tuán)隊(duì)認(rèn)真梳理總結(jié)了項(xiàng)目研發(fā)中存在的技術(shù)難點(diǎn)，自我施壓，明確攻克時(shí)間點(diǎn)，并爭(zhēng)取到首鋼集團(tuán)的增資。

　　憑借堅(jiān)持不懈的努力，技術(shù)團(tuán)隊(duì)于2016年完成中試，形成全系統(tǒng)工藝技術(shù)集成，在曹妃甸開建首套大工業(yè)化裝置。2018年5月正式投產(chǎn)，產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的燃料乙醇。項(xiàng)目順利建成，讓首鋼朗澤實(shí)現(xiàn)了“從0到1”的突破，并擁有大量自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

　　意外之喜

　　2015年，在首鋼技術(shù)研究院工作的晁偉來(lái)到首鋼朗澤，負(fù)責(zé)中試技術(shù)研發(fā)。如今，他已經(jīng)是首鋼朗澤負(fù)責(zé)科技創(chuàng)新的副總經(jīng)理。“到公司前，我在曹妃甸中試現(xiàn)場(chǎng)聽完介紹后就動(dòng)心了。一方面感覺技術(shù)很先進(jìn)，對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)意義重大，多花點(diǎn)代價(jià)也值得做。另一方面我是學(xué)化學(xué)的，在這里可以發(fā)揮更大的價(jià)值。”

　　到中試基地安家后不久，晁偉就遇到了難題：分離蒸餾系統(tǒng)總是運(yùn)行不順暢，無(wú)法連續(xù)產(chǎn)出合格乙醇。技術(shù)人員把蒸餾塔拆開，發(fā)現(xiàn)塔板上附著了很多黏稠物質(zhì)，導(dǎo)致蒸餾塔板堵塞，氣流無(wú)法通過。不管怎么清理，只要系統(tǒng)運(yùn)行，這些物質(zhì)會(huì)一直產(chǎn)生，想提取乙醇，必須在前端把這部分黏稠物去除掉。

　　這些惱人的黏稠物到底是什么？送到國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)一檢測(cè)，結(jié)果令人驚喜――其中蛋白質(zhì)含量很高。但這些蛋白質(zhì)是否有利用價(jià)值？帶著疑問，他們拿著樣本去了中國(guó)農(nóng)科院飼料所，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量高達(dá)80%以上，而且氨基酸種類齊全、平衡性好，非常適合做飼料。

　　在解決生產(chǎn)問題的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)了更有價(jià)值的新產(chǎn)品，這對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)重大驚喜。“這些黏稠物就是乙醇梭菌蛋白。我們花了6年時(shí)間做飼料產(chǎn)品認(rèn)證，于2021年8月取得農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒發(fā)的飼料原料新產(chǎn)品證書。”晁偉說(shuō)。自那時(shí)起，乙醇梭菌蛋白成為眾多水產(chǎn)飼料企業(yè)蛋白原料的首選。

　　“現(xiàn)在很多研究人員都在研究菌種，但缺乏工業(yè)化轉(zhuǎn)化能力，這個(gè)方面恰好是我們的優(yōu)勢(shì)。”晁偉說(shuō)，工業(yè)化要考慮從氣體凈化到連續(xù)發(fā)酵、蒸餾脫水、乙醇蛋白分離提純的全流程。這套使實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的工業(yè)化轉(zhuǎn)化能力，形成了首鋼朗澤的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

　　隨著首鋼工業(yè)尾氣變廢為寶的消息見諸報(bào)端，原本重點(diǎn)在鋼鐵行業(yè)謀劃發(fā)展的首鋼朗澤，被一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)改變了產(chǎn)業(yè)布局。2018年，一家來(lái)自寧夏的民營(yíng)鐵合金企業(yè)登門拜訪，希望在寧夏合作建廠，處理鐵合金生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣。

　　與鋼鐵業(yè)相比，鐵合金行業(yè)相對(duì)小眾，但寧夏鐵合金企業(yè)集中度高、氣源豐富，尾氣中的有效成分濃度很高，這無(wú)疑為首鋼朗澤打開了一扇窗。

　　2021年5月，首鋼朗澤控股的鐵合金尾氣利用項(xiàng)目――寧夏首朗吉元新能源科技有限公司建成投產(chǎn)，年產(chǎn)乙醇4.5萬(wàn)噸、乙醇梭菌蛋白5000噸。隨后，在寧夏和貴州建成了第二家、第三家鐵合金領(lǐng)域的項(xiàng)目，跨領(lǐng)域發(fā)展取得成功。

　　這些合作讓首鋼朗澤充分意識(shí)到，他們擁有的是一項(xiàng)平臺(tái)技術(shù)，始于鋼鐵，但不止于鋼鐵。“我國(guó)鋼鐵產(chǎn)能規(guī)模大，尾氣資源豐富且易于收集。我們的技術(shù)還可以在鐵合金、電石、化工、垃圾氣化、生物質(zhì)氣化等許多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。”晁偉說(shuō)。

　　儲(chǔ)備未來(lái)

　　無(wú)論是乙醇還是蛋白，市場(chǎng)空間都非常巨大。考慮到糧食安全，我國(guó)在嚴(yán)格控制燃料乙醇加工產(chǎn)能擴(kuò)張的同時(shí)，還每年進(jìn)口大量的大豆，大豆榨油后剩下的豆粕用于生產(chǎn)飼料。首鋼朗澤產(chǎn)出的生物乙醇和微生物蛋白，無(wú)疑能極大滿足市場(chǎng)需求。

　　“我們生產(chǎn)的乙醇直接成本比國(guó)內(nèi)糧食發(fā)酵的乙醇約低30%。未來(lái)不只做乙醇，還可以做丁醇、丁二醇、異丙醇、可持續(xù)航空燃料等一些附加值更高的產(chǎn)品。”首鋼朗澤總工程師莫志朋告訴記者。

　　在實(shí)現(xiàn)“從0到1”的技術(shù)突破后，首鋼朗澤想得更多的是“從1到N”的快速推廣。首鋼朗澤生產(chǎn)的生物乙醇已經(jīng)應(yīng)用在香水、化妝品、清潔劑、食品飲料包裝、服裝化纖等產(chǎn)品中。國(guó)外的合作伙伴還把生物乙醇做成可持續(xù)航空燃油（SAF）應(yīng)用在商業(yè)航班上。公司生產(chǎn)的微生物蛋白可作為水產(chǎn)、雞、豬的蛋白原料，產(chǎn)品供不應(yīng)求。

　　如今，這家員工平均年齡33歲的企業(yè)，已申請(qǐng)專利250余項(xiàng)，其中發(fā)明專利100余項(xiàng)，發(fā)展駛?cè)肟燔嚨馈！捌髽I(yè)要始終服務(wù)于國(guó)家戰(zhàn)略，國(guó)家需要什么我們就做什么。”宋慶坤說(shuō)，首鋼朗澤正向成為合成生物學(xué)和CCUS行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)默默努力。未來(lái)隨著寧夏、河北、內(nèi)蒙古、上海、山東等地多個(gè)新項(xiàng)目的落地，規(guī)劃中的生物乙醇年產(chǎn)能將達(dá)50萬(wàn)噸、微生物蛋白年產(chǎn)能將達(dá)6萬(wàn)噸。（經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者 楊學(xué)聰）