創建“喜樹堿、紙與GMP活性炭聯產”的生物產業

侯夢斌 王家樞

（福建省造紙學會 350013）

創建“喜樹堿、紙與GMP活性炭聯產”的生物產業

侯夢斌 王家樞

（福建省造紙學會 350013）

喜樹是我國重點保護、特有的野生植物。喜樹可用于制漿造紙、建筑材料、包裝板材。喜樹還是一種重要的藥材，可以制成一種具抗腫瘤作用的生物堿——喜樹堿，還可以制成生物質活性炭，形成喜樹堿、紙活性炭產業鏈。

喜樹堿造紙 造紙 藥材 活性炭

中共十八大提出的關于國計民生的一系列新觀點、新思想、新論斷中，最能激起社會各界的共鳴、受普通大眾的歡迎，“美麗中國”無疑首當其沖。建設“美麗中國”，需要我們樹立對自然的敬畏觀，必須從粗放型增長模式向可持續發展模式轉變，必須在制度上下功夫，把資源消耗、環境損害、生態效益等指標納入經濟社會發展評價體系。建立體現生態文明要求的考核辦法、獎懲制度，形成長效機制。

不可否認，現在劫后余生般地去修復滿目蒼夷的自然環境，是需要投入大量時間、精力、勞力與錢財的，因此更需要通過管理創新，技術創新，做到少花錢，多贏利。于是，生態危機也催生了一個新產業——“生態環保業”。它與傳統環保業有一個本質區別即“傳統環保業”是“燒錢保平安”，耗費財力物力只求將“有害物”變“小害物或無害物”，排出了事；而“生態環保業”則利用自然生態鏈，將上一級的“有害物”變成下一級的“生產原料”， 因此它的“環保行為”，是一個“贏利的生產過程”。這在市場經濟環境下，顯然更受推崇。

建立“產業生態工業園”就是一個實施“生態環保業”好辦法。

1 關于生物產業生態工業園

生態工業園是一種先進的發展理念，它將人類工業活動融入自然生態系統，有效緩解了發展生產與保護環境的矛盾。生態工業園是一種先進生產力，改變了資源利用方式，提高了資源利用率與資源價值，使人民共同享受到新技術與大自然帶來的恩惠。

它著力于園區內生態鏈和生態網的建設，最大限度地提高資源利用率與資源價值，從源頭上將工業的污染物排放量減至最低，實現區域清潔生產。與傳統的“設計—生產—使用—廢棄—生產方式不同，生態工業園區遵循的是“回收—再利用—設計—生產”的循環經濟模式。它仿照自然生態系統物質循環方式，使不同企業之間形成共享資源和互換副產品的產業共同組合，使上游生產過程中產生的廢物成為下游生產的原料，達到相互間資源的最優化配置。

我們可以選擇“喜樹堿、紙與GMP活性炭聯產”作生態工業園首發項目。

2 生態工業鏈構建

以造紙為主業的生態工業鏈可以這樣構成的：

2.1 關于喜樹概述

喜樹是中國特有樹種，1999年8月經國務院批準列為第一批國家重點保護野生植物，保護級別為Ⅱ級。喜樹英文名為：Common Camptothbeca Fruit；拉丁學名為Cimptotheca acuminata。喜樹是藍果樹科（珙桐科），喜樹屬落葉大喬木。喜樹為陽性樹種，深根，喜光照和潮濕。對酸性、中性和微堿性土壤均能適應。在石灰巖形成的鈣質土壤及板頁巖形成的微酸性土壤均生長良好，喜樹生長快，一年生苗高可達l m，徑粗l cm，3～5年便可郁閉成林。喜樹栽培簡易，便于大面積推廣。

喜樹對氣候要求不嚴，分布地的氣候類型屬南亞熱帶、中亞熱帶半干燥或半濕潤氣候。引種栽培區域已擴大到北亞熱帶和熱帶濕潤地區及干熱河谷地帶。喜樹在中國自然分布于海拔300～800m的山地。主要分布在江蘇南部、浙江、福建、江西、湖北、湖南、廣東、廣西、云南等地。

喜樹木材為散孔材。紋理略斜，結構細、均勻，質輕軟，氣干容重0.516 g，干縮中，強度小至中，適于做造紙原料、膠合板、火紫、牙簽、包裝箱、繪圖板、室內裝修、日常用具等。

喜樹的果實、根、樹皮、樹枝、葉均可入藥。主要含有抗腫瘤作用的生物堿——喜樹堿，有治療癌癥的作用。癌癥是嚴重威脅人類的常見病多發病，全世界每年約630萬人，中國約130萬人死于癌癥。喜樹具有抗癌的功能，可以治療胃癌、結腸癌、直腸癌、膀胱癌、慢性粒細胞性白血病和急性淋巴細胞性白血病；外用可以治療牛皮癬。

喜樹堿也可用于生產生物農藥。

2.2 喜樹堿的生產

喜樹堿（Camptothecin CPT）能穩定拓撲異構酶I和DNA的共價化合物，形成了三元可解離復合物，通過復制沖突模型造成DNA損傷，最終導致細胞死亡。

喜樹堿(CFF)是一種拓撲異構酶I抑制劑，具有較強抗腫瘤活性，對胃腸道腫瘤、膀胱癌、肝癌和白血病等惡性腫瘤均有一定療效。但它也產生了一定的副作用包括骨髓抑制、嘔吐、腹瀉和嚴重的出血性膀骯炎等。

喜樹堿作為弱極性成分，根據“相似相溶”原則，多采用醇提。例如：史偉國“勻漿法提取喜樹果和喜樹葉中喜樹堿的研究”，以喜樹果和喜樹葉為原料，對勻漿法提取喜樹堿的工藝進行了研究，并采用HPLC法進行定量分析，確定了最佳的工藝條件：提取溶劑為體積分數55%的乙醇，勻漿時間為8 min，料液比為1∶15（g: mL）。在此工藝條件下，喜樹果和喜樹葉中喜樹堿的得率分別為0.0801%和0.0679%。將該法與超聲波提取、回漉提取、常溫冷浸提取、水浴振蕩提取等方法進行了比較，結果表明：勻漿提取具有得率高、時間省等優勢，是一種高效提取喜樹堿的方法。

本項目可以依托自主知識產權的“弱極性、極性植物成分提取公共技術平臺”，優化弱堿水勻漿提取技術，更可大幅節約成本。

2.3 堿法造紙

造紙本質是從含有木質素、半纖維素、纖維素的植物原料中去除木質素、半纖維素，留下纖維素過程。不同植物中含比不同，如麥稈中木質素25%、半纖維素28%、纖維素40%。

現有方法是用堿或亞硫酸鹽加水，去高溫蒸煮植物原料，使木質素變成堿木質素與木質素磺酸鹽溶入水中，加上其他復雜反應物就構成又臭又毒的造紙“黑液”，黑液占造紙污染源的90%。

現有產業化處理黑液方案：

（1）通過黑液提取、蒸發、燃燒、苛化回收堿，這過程復雜，能耗大，堿回收中乃生成大量的CaC03“白泥”，二次污染問題須進行凈化處理回用。

（2）黑液提取、蒸發加鐵酸鈉(NaF02)燃燒、水解回收堿，副產赤鐵礦。這不產生“白泥”，但能耗大，成本高。

（3）還有電滲析法、酸析法、等離子體技術、液膜分離技術、絮凝沉降法、生物化學法等在實驗中。

這些辦法都存在一個要害問題：企業要倒貼成本，因此企業沒有實施動力。

治理造紙“黑液”的關鍵在于轉變觀念，不要只把造紙“黑液”看成污染負擔，應該看成未利用的資源；造紙“黑液”中富含木質素就是一種珍貴生物質資源。

2.4 造紙黑液與活性炭

回觀活性炭生產行業，它們就是利用木屑等生物質作碳源，如今由于國家加強生態保護，削減木材砍伐指標，己造成原料短缺。因此利用黑液生產活性炭是兩全其美的好方法，既徹底解決了造紙“黑液”污染問題，又為活性炭生產找到免費原料，可節約活性炭生產成本50%～70%。

已有發明專利“一種造紙黑液堿回收同時制備活性炭的方法”，介紹了用造紙黑液堿回收同時制備活性炭。

本項目正是在繼承前人研究基礎上提出了：直接用活性炭吸附造紙黑液中固形物，獲得凈水，再把吸有造紙黑液中固形物的活性炭混合物重新燒制活性炭，部分活性炭回用再作造紙黑液吸附劑，利用電吸附技術，從活性炭洗脫水中回收堿液回用。

這樣既可以解決造紙黑液的污染，又無原料成本地生產活性炭。一個年產10萬t紙漿廠可產出2萬t活性炭，純利1.2億元，而且新廠由于節約了造紙黑液處理設備投資；足以與活性炭生產投資相抵。

本項目已完成產業化設計，各設備與工藝已分別申請9個發明專利，足以生產各種高級活性炭。

2.5 活性炭的生產

利用農林三廢物等生物質碳源，生產生物質活性炭已在自來水生產廠應用，污水處理，味糟脫色等等領域獲得良好應用，可惜目前大小企業都只會生產化學粉末炭或果殼炭，于是出現廉價出口低質炭，4～10倍高價進口專用炭的現象。

本項目開發了多項發明專利，自主知識產權涵蓋活性炭生產設備與工藝各個環節，從而有能力