徐曼丽 ,朱 艳 ,田 忠 ,陈 婷 ,田 琴 ,谯利军
(贵州健康职业学院,贵州 铜仁 554300)
随着人们对健康生活的追求和国家大力倡导发展中医药事业,中医药产业迅速发展。但同时也带来了一些制约发展的现实问题,如中药材生产、加工和中成药制药过程中产生的中药渣数量巨大且呈逐年增多的趋势[1]。中药渣已被科学家研究证实含有大量的纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质及微量元素等营养物质,是一种可回收利用的生物资源。同时,若未按照合理的方式来处理药渣,还会促使药渣呈现出腐化变质的情况,进而散发恶臭、滋生细菌,并逐渐发展成为相关传染病的温床。基于传统对中药渣的处理过程,通常会将其视作废弃物执行集中堆放或者掩埋操作处理,此方法易污染周边环境。另外,如果直接将其焚烧处理,就会产生大量的烟尘和CO2等污染物,从而污染大气[2]。基于此,课题组根据多年的实践研究,明确了中药渣的潜在价值,通过对中药渣实施资源化的处理,使其发挥出更大的效能。
贵州铜仁地区盛产中药材,种植历史悠久,品种丰富,涉及杜仲、百合、缬草、天麻、黄柏、花椒、黄精、丹参等多种药材。据统计,铜仁市2021 年的中药材累计种植面积达73.6 万亩,实现产量8.94 万t,实现产值12.52 亿元,且种植面积仍在不断扩大。得益于中药材种植量足够丰富,铜仁地区也建立起不少中药生产企业,形成了独具特色的产业带。在对中药材进行加工处理时,就会出现大量的中药渣,中药渣作为中药材采收、炮制、中成药生产期间出现的废弃物,其产量在不断上升。
课题组对铜仁市玉屏县、石阡县、江口县、德江县、松桃县等地共50 余家中药材种植基地或中药材种植大户和10 余家药企的中药渣处理情况进行调研,调查问卷如表1 所示。调查发现,大部分中药材种植户对中药材采收后的非药用部位主要采取堆肥、焚烧和填埋等方式进行处理,而药企对中药加工和中成药制药过程中产生的中药渣主要采取堆肥的处理方式,上述做法都较为传统、粗放。若继续按照传统的方式来对中药渣实施处理,就会导致资源的浪费,并造成环境污染,等于直接放弃了中药渣所具备的有效价值。伴随着新理念、新技术的提出与应用,政府和企业对中药渣的处理越来越重视。
表1 中药渣资源化利用调查问卷
结合调研,综合分析铜仁地区中药渣资源化利用的现状,课题组得出铜仁地区中药渣处理现状及存在的问题,如表2 所示。
表2 铜仁地区中药渣处理现状及存在问题
结合中药渣资源化利用现状,呈现出综合利用率不高的特点,根据《制药工业污染防治技术政策》的要求,积极鼓励将中药生产过程中出现的中药渣制作成有机肥料、燃料,从而提高其利用率。不过,基于现状调查,发现有不少中药生产企业并未按照上述方式执行,年产药渣重量高达数万吨,仍然有部分药渣被直接掩埋或者焚烧,不符合国家颁布的《循环发展引领行动》的号召。
除了中药渣综合利用率不高问题外,还存在对中药渣处置管理不规范的情况。根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中的有关规定,中药渣可被视作工业固体废物。基于此,其处置要求变得更高,需按照一般工业固体废弃物的处置要求进行处理。目前,普通的垃圾填埋场并不会接收对应的工业废品,在此情况下,选择直接填埋处理的药企较为常见。由于未曾对中药渣成分进行合理性分析,有些药企也没有获得对应资质,这种随意处理的方式也表现出处置管理不规范的特点。
随着中医药事业的快速发展,总体而言,中药制药厂的中药渣排放量逐渐增多。相对而言,如果对中药渣的处理继续沿用传统的处理方法,例如,直接采用焚烧、填埋等,不但会导致资源的浪费,还会对周围环境造成污染。在此条件下,对中药渣的资源化处理显然不符合生态化要求。
出现以上问题的主要原因表现为三个方面:一是认知受限,大多数中药材种植户对中药渣的资源化利用认识不到位,没有重视其潜在的利用价值,导致大多采用传统粗放的堆放、焚烧、填埋等处理方式;二是资源化处理技术和设备投入较大,导致新型的处理技术难以推广;三是各企业之间的交流合作不够深入,导致产生信息差,对中药渣的资源化利用没有形成合力。
从资源化利用方向出发,目前较为普遍的应用是将中药渣应用到制备有机肥、栽培食用菌、生产动物饲料、制作生物质燃料等方面。通过倡导使中药渣实现资源化处理,可进一步提高中药资源的利用率,有效减少废物排放,促使周边生态环境得到保护。基于上述现状和分析,课题组通过调研和论证,结合铜仁地区现有的产业发展实际和需要,提出了三种有望在铜仁地区推广应用的中药渣资源化利用途径。
由于中药渣中含有蛋白质、多糖、纤维素、无机盐等丰富的营养成分,所以具备成为食用菌栽培料的潜在价值[3]。以往研究表明,在对中药渣实施处理后,可将其用作栽培基料或者视作培养基添加剂,能够较好地促进食用菌的生长[4]。相对而言,由于中药渣中含有诸多养分,这些养分能够为食用菌生长创造有利条件,通常要比常规原料栽培出来的长势更佳,其抗逆能力、经济效益更好。
将中药渣添加到食用菌栽培基质中,具有以下作用:1)食用菌在进行生长时,要借助相关营养物质成分,包括碳元素、维生素、各种矿物质等。食用菌和其他种类的真菌存在相似之处,它们均属于异养类生物,可以有效摄取营养物质。在中药渣中,含有较为丰富的碳源、生长因子以及有机物等营养成分,并且通常不会携带汞、铅、镉、砷等重金属有害元素,满足国家绿色食品生产控制的标准。2)中药渣中含有诸多适用于食用菌生长的营养成分,包括纤维素、木质素类成分,在纤维素经过对应加工后,其组织结构变得疏松,并且能够被食用菌中的酶分解和利用,结合中药废弃物中的纤维结构特点,空隙率相对较高,能够为菌丝着生创造有利条件,中药渣属于菌类的优良培养基,适用于食用菌的栽培。3)结合以往研究,发现在利用中药渣来栽培食用菌时,相对于传统使用到的麦秸、稻草、玉米芯等栽培基质,中药渣栽培出来的食用菌具有生长状态良好、产量较高的优点,其中含有的微量元素较为丰富,满足食用菌的生长需求[5]。
铜仁地区食用菌种植面积大、种植范围广,目前该市食用菌种植规模近10 亿棒、产量达40 余万t。如此庞大规模的种植量,对培养基质的需求量必然很大。在对中药渣处理期间,可按照特定比例来进行混合,从而将其配制成食用菌栽培基质,用来代替早期的棉籽壳、木屑等栽培基质成分。中药渣的这种处理方式具有可行性,已得到实际应用,通过检测中药渣的成分,明确其满足无毒无害且富有养分的状态下,可按照对应的比例制成栽培基质,用于香菇、灵芝、草菇、杏鲍菇等食用菌的种植。因此,大力推广应用中药渣作为食用菌栽培基质,在大大提高中药渣的综合利用率的同时,可降低食用菌的栽培成本,实现中药材产业与食用菌产业的互惠双赢。
在对中药材实施提取、煎煮等处理后,通常会剩余大量的药渣,虽然在中药渣中,其药效成分可能相对较少,但药渣中依然含有Zn、K、N、Mg、Fe 等多种无机元素和少量维生素,具有不错的开发及利用价值[6]。利用生物发酵等技术对其实施生物活化处理后,就能生产出含有丰富N、P、K 等元素的有机质,将其和畜禽粪便等农业废弃物进行混合以后,可快速分解纤维素,处理期间经过快速腐熟、除臭、高温发酵等流程后,再通过添加对应的“生物肥料添加剂”,实现造粒即可获得系列生物有机肥料制作成有机肥系列产品,这样既实现了中药渣的有效利用,也保证了禽畜粪便的无害化处理[7]。通过上述方法,获得的有机肥料能够广泛用于中药材、农作物、花草果树等的培育,可以很好地促进植物的生长。
利用中药渣制备有机肥,具有以下优点:1)中药渣中含丰富的有机质,透气性好,有助于激活板结土壤中原生有益微生物群落,可改善土壤的透气性,防止土壤板结[8];2)中药渣制备的有机肥腐熟后可以有效地消灭虫卵、病菌、杂草种子,安全性高,能有效提高作物免疫力,发挥减轻病虫害的作用[9]。因此,该项技术值得大力应用和推广。
结合调查,铜仁地区已建成诸如贵州和合有机肥业有限公司等成熟的有机肥生产企业,为实现中药渣制备有机肥这一资源化利用途径奠定了良好的产业基础。通过中药企业和有机肥企业之间的良好合作,可以实现中药渣家门口处理,无需重新投入大量的资金新建生产线,也无需耗费巨大的运输成本将中药渣运往外地进行处理,能为中药企业节约处理成本,也为有机肥企业创益增收。基于此,以往直接填埋等不规范处置的现象将得到大力改善。
目前,关于中药渣制备生物燃料方面的研究,主要集中在采用热解、加氢裂解和催化热解等技术将其转化为生物油、可燃气等方面[10]。但相较于栽培食用菌、制备有机肥等方式,利用中药渣制备气体能源的设备投入较大,技术难度大,使该项应用和推广受到了一定程度的限制,因此目前我国还处于起步阶段。
调研发现,目前铜仁地区的生物质能源企业较为成熟的做法是将玉米秸秆、锯末、稻秆、刨花、竹粉、杂草等按一定比例混合,加工压缩成生物质能源固体颗粒。该能源颗粒燃料纯度高、发热量大,经炭化后每千克燃料的发热量可高达7 000 kcal~8 000 kcal,其含碳量可高达85%,灰分少仅为5%左右,含水量可低至1%,不含其他不产热的杂物,不含硫磷,不腐蚀炉具,且不产生SO2、P2O5等污染性气体。通过此法做出来的燃料颗粒价格比煤炭低,在当地很受欢迎,广泛应用于烤烟烘干燃料、酿酒燃料、酒店锅炉燃料、农村居民生活燃料等方面。
利用中药渣制备生物燃料,具有以下优点:1)燃料形状为颗粒,体积小,便于运输,节约了运输成本;2)其燃烧效益高,与煤相比,燃点低,密度高,能量密度大,燃烧持续时间长,可直接在燃煤炉具上使用;3)燃烧时,有害气体成分含量低、排放量少,具有环保效益。
调研表明,植物类中药渣也是木质类或草本类植物,和玉米秸秆、锯末、杂草等原料本质上并无区别,完全具备作为生物质燃料颗粒原料的可行性和操作性,此法为中药渣的资源化利用找到了新的出路。相对于采用热解、加氢裂解和催化热解等制备生物质能源气体的高端技术,将中药渣制备成生物质燃料颗粒,设备投入成本相对较低、技术难度相对低,更容易普及和推广。
综上所述,中药渣综合利用前景良好,但目前对中药渣的利用还存在一些现实问题,例如,很多重要的科研成果还停留在实验室阶段,还没有进行工业化、产业化的应用。因此,实现中药渣的真正循环利用还有很长的路需要走,单凭个别企业或科研者的努力远远不够,只有多行业加强合作、协助配合,如课题组提出的中药渣资源化利用途径的落地实施需要中药材产业和食用菌产业、有机肥产业、生物质燃料产业之间的合作联动,共同开发,形成产业链,才能发挥各企业的优势,真正解决中药渣资源化利用过程中存在的问题,实现中药渣利用无害化、资源化。未来,还应结合中药渣的成分,对其资源化利用进一步拓展,开发出中药渣更多的潜在价值。