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中藥藥渣高值化利用途徑

中藥藥渣主要來(lái)源于中成藥原料生產(chǎn)、配方顆粒生產(chǎn)、醫(yī)院制劑加工與煎藥等。中藥藥渣通過(guò)固態(tài)發(fā)酵進(jìn)行轉(zhuǎn)化，原料中蛋白質(zhì)含量明顯增加，可作為飼料添加劑飼喂畜禽，畜禽產(chǎn)生的糞便等回歸于農(nóng)田用于藥材種植基地。中藥藥渣中的營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分在微生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中被極大釋放與轉(zhuǎn)化，其有效成分的提取效率明顯提高，發(fā)酵后的藥渣可作為生物有機(jī)肥回歸于藥材種植基地，為土壤提供養(yǎng)分。中藥藥渣中含有大量的生物質(zhì)能，通過(guò)熱裂解、氣化、液化技術(shù)可將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化成生物燃油、可燃?xì)?、乙醇等能源物質(zhì)為企業(yè)供能、供電、供熱，在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)中藥藥渣資源化利用，變廢為寶的同時(shí)減少各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的溫室氣體的量，為早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。

3.1飼料及添加劑 目前，中藥藥渣在豬、牛、羊、雞等經(jīng)濟(jì)畜禽生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。由于生產(chǎn)工藝等原因，中藥材經(jīng)提取加工后仍殘留一定的營(yíng)養(yǎng)成分和生物活性物質(zhì)，但因?yàn)橹参锛?xì)胞壁的存在，中藥藥渣中很多營(yíng)養(yǎng)成分難以被非草食性動(dòng)物吸收利用。通過(guò)對(duì)中藥藥渣進(jìn)行微生物發(fā)酵，分解中藥藥渣中含有的纖維素類(lèi)物質(zhì)產(chǎn)生低聚糖等功能性次級(jí)代謝產(chǎn)物。將發(fā)酵中藥藥渣用作畜禽飼料，不僅能夠促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育、改善肉質(zhì)，亦能提高動(dòng)物機(jī)體免疫力、調(diào)節(jié)代謝，見(jiàn)表2。因此，將中藥藥渣用作飼料添加劑在避免其本身堆放產(chǎn)生的環(huán)境污染、降低企業(yè)養(yǎng)殖成本和推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)等方面具有應(yīng)用潛力。

3.2作為生物有機(jī)肥 普通化肥易造成土壤板結(jié)、鹽漬化程度高。尋找兼顧土壤理化性質(zhì)和提高中藥材質(zhì)量及品質(zhì)的有機(jī)肥料成為研究熱點(diǎn)。中藥藥渣木質(zhì)素含量高，腐殖化速度快，可用于堆肥育苗[62]。中藥藥渣含有大量氮、磷、鉀等微量元素，在適宜的溫度和pH條件下，經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵且腐熟以后，能滿(mǎn)足植物苗期所需養(yǎng)分，是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料和栽培基質(zhì)。將中藥藥渣作為生物有機(jī)肥用于中藥生態(tài)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的平衡和可持續(xù)發(fā)展具有顯著效果[63]。中藥藥渣殘留營(yíng)養(yǎng)成分高，可作為生物有機(jī)肥用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，替代化學(xué)合成的肥料，實(shí)現(xiàn)中藥藥渣的循環(huán)利用，減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞較小。

3.3作為食用菌栽培基質(zhì) 棉籽殼、雜木屑、玉米芯、稻草等是食用菌常用的栽培基質(zhì)。近年來(lái)，由于木屑價(jià)格的不斷上漲以及棉籽殼存在安全問(wèn)題，亟需尋找可替代的栽培基質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，中藥藥渣含有大量益于食用菌生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)成分，能為微生物的生長(zhǎng)提供碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可用于栽培食用菌。相比于棉籽殼、玉米芯等傳統(tǒng)栽培基質(zhì)，中藥藥渣具有纖維孔隙率高，易于菌絲著生和繁殖等特點(diǎn)[72]，培育的食用菌生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量高、生長(zhǎng)狀態(tài)良好、營(yíng)養(yǎng)成分含量高，見(jiàn)表4。因此，中藥藥渣與食藥用菌產(chǎn)業(yè)結(jié)合是可持續(xù)發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的必然趨勢(shì)，不僅實(shí)現(xiàn)中藥藥渣的資源循環(huán)利用，也間接減少農(nóng)業(yè)肥料的使用，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)作出一定貢獻(xiàn)。

3.4制備吸附材料處理廢水 活性炭具有較強(qiáng)的吸附功能，主要是由含碳的原材料經(jīng)過(guò)熱解、活化加工制備而成。廢棄中藥藥渣中含有大量碳，可用于制備活性炭。于穎等[79]以Na2CO3為活化劑，香櫞、桂枝、板藍(lán)根3種藥渣為原料，制備活性炭。掃描電子顯微鏡結(jié)果顯示，制備的活性炭存在大量的孔結(jié)構(gòu)，具有較好的吸附性。葛曉利等[80]以磷酸為活化劑，大黃藥渣為原料，制備超級(jí)活性炭。結(jié)果表明，用60%的磷酸浸漬，在600℃下活化60min，產(chǎn)生的活性炭的表面積為2413c㎡·g-1，具有較好的吸附性能。YANGJ等[81]在真空條件下以ZnCl2為活化劑，以中藥藥渣作為原料，制備活性炭。結(jié)果表明，在真空條件下，從堿浸漬過(guò)的中藥藥渣中獲得的活性炭吸附性能較好，其表面積增加125.3%、總孔體積增加64.9%?！　≈亟饘?gòu)U水排放量大、來(lái)源廣、危害大。當(dāng)前，由于鋼鐵及有色金屬的冶煉、礦山開(kāi)采等行業(yè)的快速發(fā)展，水源中重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)，危害人類(lèi)及水生生物的生命健康。中藥藥渣用于重金屬?gòu)U水處理具有成本低、環(huán)境友好、吸附力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。中藥藥渣通過(guò)氣化、熱解、水熱液化等技術(shù)將其所含的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化成燃料氣體，燃?xì)庠诎l(fā)電機(jī)的作用下發(fā)電為污水預(yù)處理、生物處理、深度處理等環(huán)節(jié)供電，中藥藥渣經(jīng)過(guò)微生物轉(zhuǎn)化制備的活性炭、生物絮凝劑可吸附廢水中的重金屬離子，減少?gòu)U水生物處理環(huán)節(jié)外加劑的使用，經(jīng)過(guò)處理的再生水資源可用于居民生活、工業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)補(bǔ)水等，減少水資源的浪費(fèi)。

CHENX等[82]用磷酸二氫鉀對(duì)雞糞和中藥藥渣進(jìn)行改性，熱解以獲得在水溶液中處理Pb(Ⅱ)的改性材料(PBC)。根據(jù)Langmuir模型分析，PBC對(duì)Pb(Ⅱ)的最大吸附量為599.4mg·mL-1，可以作為廢水中Pb(Ⅱ)的有效吸附劑。曹陽(yáng)等[83]以雞血藤藥渣為生物吸附劑，吸附廢水中的Cu2+。結(jié)果表明，雞血藤藥渣對(duì)Cu2+有較好的吸附處理作用。陳月芳等[84]研究發(fā)現(xiàn)中藥藥渣和麥麩對(duì)模擬礦山酸性廢水中的Cu2+具有吸附作用。ZHANGL等[85]以KOH為活化劑，中藥藥渣為碳源，采用碳化及活化的方法制備高比表面積介孔碳材料。結(jié)果表明，制備的介孔碳材料吸附功能較強(qiáng)，可吸附大分子和自由基。LIUYW等[86]研究胖大海藥渣作為吸附劑對(duì)鉻和鉛的吸附行為。胖大海對(duì)鉛和鉻有較好的吸附性能，是一種良好的天然吸附劑。ZHAOS等[87]研究表明丹參殘?jiān)勺鳛槲鬯衼喖谆{(lán)的有效生物吸附劑，其最大單層生物吸附量為100.0mg·g-1。綜上所述，中藥藥渣可以被資源化利用處理重金屬?gòu)U水，達(dá)到“以廢治廢”的效果，為推動(dòng)環(huán)境與中藥產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展助力?！　?.5制備新能源電池 在“雙碳”的大背景之下，與新能源相關(guān)的產(chǎn)業(yè)正在飛速發(fā)展。然而太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能等新能源面臨著隨機(jī)性和嚴(yán)重的氣候依賴(lài)性等問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高效利用。研究大規(guī)模穩(wěn)定的能源儲(chǔ)存系統(tǒng)勢(shì)在必行。鋰電池和超級(jí)電容器是目前應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速的2種儲(chǔ)能方式。查閱相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，中藥藥渣可通過(guò)活化制備成活性炭用于鋰電池或超級(jí)電容材料?！　IANGJF等[88]利用刺五加廢棄根制備富含微孔和氮摻雜的多孔碳框架，其優(yōu)良的蜂窩狀結(jié)構(gòu)有利于電解質(zhì)的滲透和Li+向電極材料的滲透，該電極材料的優(yōu)異性在促進(jìn)鋰硫電池的發(fā)展方面有一定潛力。趙悅等[89]以廢棄生物質(zhì)中藥藥渣為原料，ZnCl2為活化劑，制備生物炭碳基氧還原電催化劑。結(jié)果表明，其具有出色的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。張慶武等[90]以土茯苓藥渣制備含鐵、硫化合物等多孔炭材料。該材料含有的中孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積為離子傳輸提供了良好的通道。

中藥產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展依賴(lài)于中藥資源的高效利用和可持續(xù)發(fā)展。中藥藥渣循環(huán)利用無(wú)疑也是中藥資源高效利用的方式之一。綜上所述，無(wú)論是將廢棄中藥藥渣作為經(jīng)濟(jì)畜禽的飼料添加劑、生物有機(jī)肥、食用菌栽培基質(zhì)、吸附材料處理廢水還是制備成新能源電池，都實(shí)現(xiàn)了中藥藥渣的高值化與循環(huán)利用，可有效降低碳排放，為早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。

04

總結(jié)與展望

對(duì)中藥藥渣進(jìn)行資源化利用，有利于中藥產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。中藥藥渣經(jīng)過(guò)微生物轉(zhuǎn)化，蛋白質(zhì)含量明顯提高，可用作生產(chǎn)蛋白飼料、食用菌栽培基質(zhì)。中藥藥渣中含有氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)，是生物有機(jī)肥的潛在原料。中藥藥渣的熱裂解、生物質(zhì)氣化、液化技術(shù)可制備生物燃油、乙醇、燃?xì)獾惹鍧嵞茉?，用于制藥企業(yè)生產(chǎn)供能。

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