2022年5月10日，國家發展改革委發布《“十四五”生物經濟發展規劃》提出四個重大領域，其中包括生物替代。未來10年，生物基碳基制品可替代石油、煤炭化工碳基產品35%以上。生物替代將引發萬億級生物制造產業，基礎工業原料是關鍵。長期以來，生物制造以糧食為原料。我國是人口占世界21.5%的大國，人均耕地僅有世界平均27.7%，糧食緊張。萬億級生物制造采用糧食造，勢必與人爭糧，與糧爭地，必須非糧化。我國又是耕地面積居世界第三的農業大國，年產8億多噸秸稈至今未找到徹底解決方案。因此，早在“十一五”期間，國家就已經布局以秸稈工業原料化支持生物制造非糧化。

　　一、秸稈非糧型生物制造的行業痛點

　　使用秸稈原料提取其中組分制造生物基產品，技術上皆可行。但受制于秸稈組分復雜多樣特點，各種組分與專用原料相比，含量都較低，提取秸稈某組分用于制造生物制品，折算成秸稈收儲運成本居高不下，終至秸稈生物制品與專用原料比不具成本優勢，使其產業化陷入“技術可行但經濟不可行”的困局。

　　以玉米秸稈為例，含葡萄糖約20%，提取葡萄糖制造聚乳酸，至少需要五噸原料才能產一噸葡萄糖。現今秸稈收儲運成本至少600元/噸，折算成葡萄糖噸原料成本為3000元以上，不如玉米籽制葡萄糖便宜。玉米秸稈含纖維約35%，比造紙專用原料蘆葦51%的纖維少16%，如果草漿按3000元/噸銷售，用玉米秸稈制造紙漿要虧損。因此，以秸稈資源替代實現生物制造非糧化，關鍵不是能不能制造生物制品問題，而是成本關難題。全行業亟待技術創新，破解秸稈非糧化生物制造面臨的“技術可行但經濟不可行”困局。

　　二、秸稈綜合利用的破題之路

　　要解決秸稈工業原料化難題，必須從秸稈本身的實際出發，通過技術創新尋求新的突破。在秸稈綜合利用的道路上，最早的模式是制漿行業的黑液利用。秸稈35%纖維素轉化為紙漿，還有65%組分變成的黑液沼氣化或者肥料化，解決了制漿排污問題。但由于草漿、肥料、沼氣等產品附加值不高，并沒有在秸稈綜合利用領域大規模推廣。

　　最近十年，出現秸稈高值化利用模式，主要為生物燃料的技術創新，包括纖維素乙醇、半纖維素丙醇、丁醇和秸稈熱解燃油等等。提出的全組分利用，實際是“三素”全利用。“三素”指的是纖維素、半纖維素和木質素，是主要賦存于細胞壁的組成物質。細胞壁的三素全組分只占植物細胞總物質35%至50%。秸稈三素全組分雖高值化利用，但還有50%至65%細胞間、細胞膜、細胞質和細胞核等物質組分成為廢渣或廢氣。廢渣仍做低附加值的肥料或燃料。況且植物細胞物質組成中，高價值天然物質并非細胞壁的“三素”，細胞壁外的果膠、核苷酸、氨基酸、蝦青素等價值都比“三素”高數倍到幾十倍。“三素”全利用雖有多產品高值化，但秸稈價值挖掘不徹底。

　　沿著秸稈所有組分提取產品都能找到用途的思路，將秸稈組分全部提取，產出系列產品，皆可應用于生物制造工業原料。在秸稈收儲運及秸稈拆解基礎能耗不低的情況下，轉化產品越多，分攤的成本越低，進而為下游制造提供的工業原料產品的制造成本更廉。將秸稈“吃干榨盡”，令秸稈組分完全利用，無廢棄物排放，還可以發揮集中使用能耗、水、藥劑、場地、設備和渣液轉化等優勢和效能，進一步降低產品的分攤成本，最終為生物制造行業提供質優價廉的工業原料。

　　三、北鷗團隊行業定位優選與技術成果

　　北鷗團隊優選的行業定位是，成為生物制造基礎工業原料的供應商。集中力量開發秸稈專業化精細化處理的技術、產品和裝備，在關鍵環節打通秸稈非糧化生物制造的技術瓶頸，破解行業困局，為生物制造下游提供質優價廉工業原料產品。

　　北鷗團隊歷經二十年的努力探索，開發了分質催化水解法秸稈完全拆解生物基工業原料產品成套技術和裝備。從植物細胞組構分層拆解和物質分質拆分的水平和深度，開發秸稈轉化為有機分子級材料成套技術，將秸稈完全拆解為木素纖維、纖維素、木質素、秸稈糖漿、半乳糖醛酸、低聚多糖、葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖、單寧、油脂、酵母多糖、植物蠟、氨基酸、植物蛋白、維生素、葉綠素、葉黃素、核苷酸、蝦青素、胡蘿卜素、生物肽肥等等40多種產品。獲得產品作為替代石油、煤炭、林木和糧食的分子級基礎工業原料，廣泛應用于生物基材料、能源、醫藥、飼料和生態肥料等五大領域三十多個行業。

　　分質催化水解法秸稈完全拆解技術，已完成萬噸級玉米、甜高粱、香蕉和棉花等作物鮮秸稈中試研究，擁有發明專利26項，發布企業標準8項，團體標準1項，經中國民營科技促進會組織評價，達到國際領先水平，并榮獲2022年度中國發明協會發明創業獎﹒創新獎一等獎、聯合國人居環境綠色新產品獎、第12屆世界創意節世界創造力金獎、第71屆德國紐倫堡國際發明展企業獎銀獎。

　　四、秸稈完全拆解技術的關鍵突破

　　分質催化水解法秸稈完全拆解技術，是一套徹底解決秸稈問題的整體方案。五大關鍵技術突破，解決了秸稈利用諸多技術難題：

　　第一，五步分質催化水解法秸稈完全拆解技術，找到秸稈徹底水解突破口。從植物細胞組構分層拆解、物質分質拆分方法入手，從易到難，逐級推進，水解產物不斷析出，破解秸稈整體水解反應的平衡障礙，使水解朝產品方向徹底推進，實現了固液比1比5，遠低于水解的1比10，低耗水條件下，水解反應依然順利進行到底。

　　第二，秸稈糖漿反向濃縮提取技術，大幅度節能降耗。由于破除了水解平衡障礙，回用未飽和低濃度水解液糖漿參與水解反應，直到水解液糖漿接近飽和濃度。接近飽和濃度的秸稈糖漿只需冷藏降溫，即可提取結晶糖漿，無需蒸發水分，大幅度減少水耗。

　　第三，三措法秸稈水解清潔生產技術，實現環境友好清潔生產。一是秸稈轉化“吃干榨凈”，使過程無廢可排，實現零排污。

　　第四，秸稈完全拆解工藝流程優選與裝備系統集成，進一步降低生產成本。科學安排秸稈拆解生成產品的先后順序，合理使用酸、堿、溫度、壓力、微生物等物理化學手段，使秸稈水解反應分不同組分，在不同階段和物理化學條件下，聯合破除反應平衡的制約，朝著水解產品方向進行到底。

　　第五，組分分質利用技術，解決秸稈工業原料化利用盈利問題。秸稈組分分為大量組分、中量組分、少量組分和微量組分。干物質占比70%左右的大量和中量組分轉化為工業原料產品。占比30%左右的少量和微量組分，一般情況下再提取的成本較高，經濟上不劃算。但都是氨基酸、礦物質、維生素、多糖、短肽等等，是良好的碳源和氮源。把這部分物質用來培養微生物，制成菌體蛋白飼料或者礦山修復液和土壤改良劑，由于微生物的倍增效應，可擴增3至5倍，即每噸秸稈的少量和微量組分可轉化微生物制劑1-1.5噸。微生物制劑的經濟價值較高。

　　五、技術創新引領農業顛覆性變革

　　分質催化水解法秸稈完全拆解技術創新，打通秸稈非糧化生物制造技術瓶頸，為生物替代產業奠定良好的基礎，將迎來農業產業的顛覆性變革。

　　（一）秸稈離田轉化成為可持續產業

　　秸稈完全拆解技術創新，解決了農業生態安全和生物制造可持續發展的痛點問題。秸稈拆解不僅獲得了質優價廉的生物制造工業原料產品，滿足非糧化生物制造的基礎工業原料需求，實現秸稈綜合利用產業高盈利；同時，還獲得生物飼料和生態肥料反哺農業，解決秸稈飼用營養不足及長期秸稈離田將造成耕土有機質缺乏等難題。生態肥料是高溫處理的高效微生物肥，秸稈自帶的病菌蟲卵已經殺滅，有效破解了秸稈直接還田造成病蟲害越冬頻發的問題。

　　（二）農業生產方式的變革

　　幾千年來，人類農事活動，主要收獲果實“這一半農業”。但是完整的農業產物，除果實外，還有“另一半”秸稈。除了簡單的低端利用，絕大多數都被丟棄，稱之為被丟棄的“另一半農業”。未來的農業生產，不再只生產食物，同時，也生產工業原料。農業生產基地同時也是生物制造原材料基地。

　　（三）作物栽培優選高生物量品種

　　農業生產追求的不再是矮化品種，而是光合效率高，果實和秸稈雙豐產的高大品種。以往由于秸稈泛濫成災，成為農業生產頭痛的難題，為減輕農事產后秸稈無害化處理的難題，主推產秸稈少的矮化品種，甚至有的專家呼吁要發明稈矮化的藥物，以求在源頭上實現秸稈減量化。一旦秸稈變身為工業原料，那些糧食和秸稈雙豐收的品種將備受歡迎。

　　（四）縣域發展成為我國經濟增長面

　　在傳統礦產資源依賴型和出口拉動型縣域經濟發展時代，由于缺乏礦產資源和遠離沿海沿江，發展滯后的欠發達地區，將變身生物制造聚集區，成為綠色經濟重要增長面。僅滿足我國年3000萬噸紙漿需求和年近1000萬噸燃料乙醇及3000萬噸蛋白飼料缺口，就需要處理1億噸秸稈。1億噸的秸稈完全拆解，獲得的工業原料產品，產值超過1萬億元。將獲得工業原料產品進入工業園區加工，升級轉化成終端產品，產值至少五至十倍翻番。如此巨大的經濟總量，足以在全國農業縣合理鋪開布局，每個縣建設一個年處理10萬噸秸稈項目，每個地級市設一個產業園。以此帶動1000個縣發展，每個縣農民增收1億元，政府增稅1.5億元，企業增效2.4億元。每個產業園按平均輻射10個縣估計，產值500億元以上。

　　（五）秸稈成為縣域重要的碳匯資源

　　有秸稈完全拆解創新技術支撐，秸稈大規模離田回收利用產業化成為可能，將開辟大批量的工業化消納渠道，避免秸稈焚燒、丟棄腐爛造成的大氣污染。每噸秸稈焚燒產生二氧化碳排放約1.8噸，全國一億噸秸稈離田工業原料化利用，可減少1.8億噸二氧化碳排放。按國內碳匯價格89元/噸計算，可形成160.2億元碳匯資源。

　　（六）秸稈收儲運融合農村基層振興