葡萄酒廢棄物處置新見解：零廢物排放驅動的能源/資源回收策略

陳佳新，王 南，張卓駒，張 磊，費 強，馬英群

（1. 西安交通大學化學工程與技術學院陜西省能源化工過程強化重點實驗室，陜西 西安710049；2.遼寧科技大學化學工程學院，遼寧 鞍山 114051）

1 研究亮點

*開發了一種從葡萄酒廢棄物中全組分回收能源/資源的集成技術，該技術可實現葡萄酒廢棄物零排放；

*乙醇水溶液可一鍋回收葡萄酒廢棄物中的葡萄籽油和多酚；提取后的剩余殘渣可生產甲烷和有機肥。

2 背景

葡萄酒廢棄物的妥善處置對減少碳排放和促進葡萄酒產業可持續發展具有重要意義。葡萄籽作為葡萄酒廢棄物的代表成分之一，富含高價值的葡萄籽油和多酚。但是，目前提取葡萄籽油和多酚的技術需分多步進行，且需使用多種有機萃取劑，回收流程繁瑣復雜，無法大規模應用。為了提高回收效率、節約提取成本，本研究擬采用乙醇水溶液一鍋回收葡萄籽油和多酚。此外，葡萄籽油和多酚提取后仍會剩余約70%的固體殘渣，其富含碳水化合物、木質素和蛋白質等組分，可用于制備高價值生物基產品，本研究擬采用厭氧消化技術，將剩余固體殘渣轉化為甲烷和有機肥，以實現廢棄葡萄籽的全資源化和零排放。

3 研究方法

將8 g 粉碎后的葡萄籽和32 mL 乙醇水溶液加入錐形瓶中，通過單因素試驗探究pH（6～10）、乙醇含量（25%～55%）和溫度（30～70 ℃）對葡萄籽油和多酚提取效率的影響。提取后通過離心分離回收葡萄籽油，旋轉蒸發水-乙醇相回收粗多酚。提取后剩余的固體殘渣則通過厭氧消化生產甲烷，將固體殘渣和厭氧接種污泥以1∶2（以VS 計）進行混合，在37°C 和100 r/min 條件下進行厭氧消化實驗。

4 主要研究結果

本研究對乙醇水溶液一鍋回收葡萄籽油和多酚的提取條件（溫度、pH 和乙醇含量）進行了優化。綜合考慮提取效率和成本，選取溫度50 ℃、乙醇含量40%、pH=8 為葡萄籽油和多酚提取的最佳條件。在此條件下，1 g 廢棄葡萄籽可回收約（122.17±1.40）mg 的葡萄籽油和（23.82±1.47）mg（沒食子酸當量）的多酚。采用厭氧消化技術將提取后剩余的固體殘渣轉化為甲烷，最終累積甲烷產量（以VS 計）達到（157.08±8.06）mL/g，占沼氣的64.41%，而厭氧消化后的沼渣可作為有機肥使用。經測試，所獲得的葡萄籽油和有機肥分別符合GB 2716—2018 食品安全國家標準植物油和NY/T 525—2021 有機肥料，而獲得的粗多酚具有良好的抗氧化性和抗菌活性。

5 結論與展望

本研究開發的乙醇水溶液一鍋提取耦合厭氧消化集成技術可為廢棄葡萄籽處置提供一種技術和經濟上可行的資源化方法。采用該方法，1 kg 廢棄葡萄籽能夠回收約122 g 葡萄籽油、24 g 多酚、109 L 甲烷（來源于約458 g 總固體）和352 g 有機肥，可實現廢棄葡萄籽的全組分能源/資源回收和零排放。本研究可為未來葡萄酒廢棄物管理提供新的思路，有助于實現環境友好和經濟可持續發展的終極目標。