華藥開辟制藥企業(yè)廢棄物無害化處理新途徑

抗生素菌渣消“毒”變“寶”

抗生素菌渣無害化處理工程發(fā)酵裝置。

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高高的3個(gè)圓柱體發(fā)酵裝置緊密聯(lián)接，工程技術(shù)人員正在緊鑼密鼓地對電器、儀表等進(jìn)行檢查、測試。投資上億元、位于石家莊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的華北制藥集團(tuán)抗生素菌渣無害化處理工程，正在為正式運(yùn)行做最后準(zhǔn)備。

針對困擾藥企發(fā)展的抗生素菌渣處理問題，華藥集團(tuán)聯(lián)合河北科技大學(xué)、河北環(huán)境科學(xué)研究院經(jīng)過3年研發(fā)，日前在國內(nèi)率先取得重大突破。“青霉素菌渣無害化、資源化成套技術(shù)集成”項(xiàng)目已通過省科技成果鑒定中心鑒定，不僅能徹底消除菌渣中藥物殘留，還能變廢為寶生產(chǎn)沼氣、肥料等，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

“我省是抗生素生產(chǎn)大省，占全國產(chǎn)量的1/4，大量抗生素菌渣實(shí)現(xiàn)無害化處理意義重大。”8月22日，華藥集團(tuán)環(huán)境保護(hù)研究所副所長王勇軍表示：“這項(xiàng)技術(shù)為制藥企業(yè)廢棄物無害化處置和菌渣資源化處理開辟了新路徑。”

消毒

無害化處理徹底消除菌渣藥物殘留，含量遠(yuǎn)低于食品藥物殘留標(biāo)準(zhǔn)

“抗生素菌渣難以處理，關(guān)鍵在于其含有的殘留藥物。”王勇軍表示，根據(jù)檢測，菌渣中抗生素藥物殘留的平均含量要達(dá)到近千分之一。

2008年，菌渣被國家列為危險(xiǎn)廢物。“這是因?yàn)槿绻荒苓M(jìn)行安全處理，這些殘留藥物成分會通過環(huán)境進(jìn)行轉(zhuǎn)移和累積，對環(huán)境安全產(chǎn)生較大風(fēng)險(xiǎn)。”王勇軍說，還有可能通過食物鏈進(jìn)入動(dòng)物和人體內(nèi)，使其產(chǎn)生耐藥性。由于菌渣中存在藥物殘留，國家規(guī)定只能進(jìn)行焚燒和填埋處理。“但是這兩種方式不但成本高昂，同時(shí)焚燒和填埋過程中的二次污染防治也很困難。”王勇軍介紹，由于菌渣含有大量的有機(jī)物，其中包括氮、硫、氯等元素，焚燒時(shí)會產(chǎn)生一級致癌物二噁英、氮氧化物等多種有害物質(zhì)，如果尾氣處理不到位會產(chǎn)生很大危害。而采用填埋方式，菌渣中的有機(jī)物也會發(fā)酵，產(chǎn)生二次污染，而且浪費(fèi)大量土地資源。

“新的無害化過程首先采用高溫預(yù)處理技術(shù)。”王勇軍說，這是利用了抗生素化學(xué)結(jié)構(gòu)在高溫水解作用下會被降解的原理。“科研人員通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，菌渣和熱水混合后，菌渣中的大部分抗生素藥物成分會溶解于水。在一定高溫條件下，這些溶解于水的抗生素化學(xué)結(jié)構(gòu)，會被破壞并分解成結(jié)構(gòu)更小的物質(zhì)。這些物質(zhì)不再具備抗生素特有的殺菌作用，也不會再對環(huán)境和人體產(chǎn)生危害。”

“高溫處理的作用不僅在此，還會雙管齊下，對菌渣中產(chǎn)生藥物成分的工業(yè)發(fā)酵菌類進(jìn)行滅活。”王勇軍表示，經(jīng)過高溫水解這一步驟，菌渣中的大部分抗生素藥物殘留會被分解，但仍有少量未分解殘余。

如何啃掉這最后的“硬骨頭”，將菌渣藥物殘留徹底消化、降解？王勇軍介紹，主要通過厭氧發(fā)酵，利用生物代謝的方法。“根據(jù)菌渣特性人工馴化的上千種微生物將發(fā)揮巨大作用。”他說，在35℃-38℃的中溫環(huán)境和無氧條件下，這些微生物在長達(dá)二十余天的厭氧發(fā)酵之后，把菌渣中抗生素殘留及其分解產(chǎn)物中的有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和甲烷，從而徹底消除菌渣中的藥物成分。

“通過多次檢測，菌渣處理后的沼渣中藥物殘留已微乎其微，不會給環(huán)境安全帶來危害。”王勇軍說，相關(guān)部門檢測發(fā)現(xiàn)，藥物殘留含量比食品標(biāo)準(zhǔn)中要求的0.05mg/kg還要低得多。對沼渣進(jìn)行急性毒性、浸出毒性等檢測結(jié)果，也均遠(yuǎn)低于國家《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。

變寶

厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，沼渣干燥做有機(jī)肥原料

一方面，抗生素菌渣富含營養(yǎng)，含有大量的多糖、蛋白質(zhì)和多種氨基酸及微量元素，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)質(zhì)肥料；另一方面，卻因?yàn)楹袣埩羲幬飳Π踩铜h(huán)境產(chǎn)生較大風(fēng)險(xiǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國2011年生產(chǎn)抗生素近130萬噸，由生產(chǎn)工藝決定，發(fā)酵生產(chǎn)1噸抗生素原藥會產(chǎn)生8-10噸濕菌渣。在消除菌渣污染危害的同時(shí)，如何將菌渣變?yōu)橘Y源，一直是研究人員思考的問題。

“厭氧發(fā)酵的過程產(chǎn)生沼氣和沼渣，沼渣脫水可作為有機(jī)肥原料。”王勇軍說，由此我們找到了菌渣資源化利用的核心環(huán)節(jié)，也為項(xiàng)目得以持續(xù)運(yùn)行開發(fā)出一條重要生命線。

厭氧發(fā)酵是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，農(nóng)村沼氣池、城市污泥和餐廚垃圾消化都是此技術(shù)的應(yīng)用。據(jù)王勇軍介紹，菌渣的有機(jī)物含量高，是沼氣發(fā)酵的理想原料。其中含有大量含碳有機(jī)物，在厭氧發(fā)酵過程中被轉(zhuǎn)化成甲烷，而甲烷就是沼氣的主要成分。

“但是針對菌渣的厭氧發(fā)酵卻有其特殊的困難。”王勇軍表示，這是因?yàn)槠溆袡C(jī)物含量和氮元素含量過高，其中干菌渣中有機(jī)物含量高達(dá)