基于專利計量的養(yǎng)殖業(yè)廢棄物無害化處理技術發(fā)展態(tài)勢分析

鄭新艷，胡以濤，唐惠燕

(南京農業(yè)大學 圖書館，江蘇 南京 210095)

0 引言

中國農業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)平臺顯示，2020年我國豬、牛、羊和家禽的出欄量分別為52 704.00萬頭、4 565.45萬頭、31 941.30萬頭和1 557 008.00萬只，按畜禽規(guī)模化養(yǎng)殖中正常死亡率5%計算，每年會產生大量的病死畜禽。病死畜禽經過科學的處理與加工可以帶來較高的經濟效益、生態(tài)效益和社會效益，而不當處置會導致水土污染、空氣污染和動物疫病的傳播，特別是感染病菌死亡的禽畜處理關系到民眾健康及食品安全問題，因此病死畜禽的無害化處理已成為制約畜牧業(yè)發(fā)展的重難點問題[1-3]。

基于專利計量的技術發(fā)展態(tài)勢分析借助于情報研究的方法與思路，可全面、深入地展示某一技術領域的發(fā)展歷程、態(tài)勢等，被廣泛應用于各種技術領域[4]。本文旨在以國內外病死畜禽無害化處理的專利數(shù)據(jù)為分析對象，綜合利用專利計量分析、專利地圖等技術方法，全面展現(xiàn)相關技術的發(fā)展脈絡，為該領域管理和科研人員提供情報支撐。

1 數(shù)據(jù)源及方法工具

本文選擇Incopat數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源和分析工具。首先，通過文獻調研及專家咨詢確定檢索詞與分類號，進而確定技術分類體系及檢索式；然后，進行檢索調試，最終檢索日期為2021年6月20日；最后，通過申請?zhí)柡喜?、主題識別、人工數(shù)據(jù)清洗，最終得到病死畜禽無害化處理技術相關專利共計1 833件。

2 態(tài)勢分析

2.1 專利申請趨勢

病死畜禽無害化處理技術最早出現(xiàn)于1907年，至今可以分為3個發(fā)展階段：第1階段是初創(chuàng)期(1907—1990年)。初創(chuàng)期技術發(fā)展緩慢，年專利申請量均低于5件。第2階段是波動發(fā)展期(1991—2010年)。隨著經濟發(fā)展和需求的拉動，全球畜禽業(yè)發(fā)展速度加快，平均每年申請專利11.5件，該階段專利申請量時高時低，總體呈現(xiàn)明顯的波動式增長狀態(tài)。第3階段是快速發(fā)展期(2011年至今)。受現(xiàn)代畜禽業(yè)快速發(fā)展的影響，該階段專利申請量增長迅猛，全球病死畜禽無害化處理技術的專利總量為1 572件，平均每年申請142件。

2.2 專利地域分布

2.2.1 國家分布

地域分布情況有助于企業(yè)或科研機構了解技術分布的密集區(qū)和空白區(qū)[5]，從而有利于進一步的市場開發(fā)。

在病死畜禽無害化處理技術領域，專利公開量排行前3的國家分別是中國、韓國和美國。中國專利公開量為1 292件，占全球總量的70.49%；海外申請人在我國共布局14件，其中韓國布局6件，美國布局4件。韓國申請人專利申請量301件，其中270件在其本土布局，其余布局在中國、世界知識產權組織、美國、日本等。美國專利公開量為50件，在本土布局32件。

2.2.2 省市分布

國內專利申請人主要集中在以山東、江蘇、浙江為代表的華東地區(qū)和以廣東、湖南為代表的華南地區(qū)。這些地區(qū)代表性企業(yè)聚集，同時高校和科研院所較多，在技術研發(fā)上發(fā)揮了較大作用。山東省專利申請量151件，排名第1，占全國公開量的11.69%，由于其技術特性，均為發(fā)明專利申請，其中授權71件；山東的代表性申請人有山東鑫中鑫無害化設備制造有限公司等。江蘇省排名第2，其中發(fā)明授權64件，代表性申請人有南京農業(yè)大學和江蘇森榮環(huán)?？萍加邢薰尽Ｕ憬拇硇陨暾埲擞姓憬骷循h(huán)?？萍加邢薰竞驼憬郎锛夹g有限公司。

2.3 申請人專利實力

由于技術和行業(yè)屬性，病死畜禽無害化處理技術專利分布相對分散，沒有技術大量集中的龍頭企業(yè)。排行前20的申請人中有18個來自中國；排行前3的申請人分別是南京農業(yè)大學、汪深、廣東益康生環(huán)保設備有限公司和四川金逸智科技有限公司，后兩者并列第3；丹麥的Green Farm Energy AS和韓國的Wang Youngsung專利申請量分別為16件和10件，分別位列第5位和第11位。南京農業(yè)大學在美國布局專利2件；湖南屎殼郎環(huán)境科技有限公司在世界知識產權組織布局4件專利，在美國布局2件。

3 重點技術領域專利分析

病死畜禽無害化處理方法包括深埋、焚燒、堆肥發(fā)酵、化制、高溫生物降解和酸解等[1-3,5]。

對以上技術的專利申請量進行分析，數(shù)量較高的有高溫生物降解、焚燒和化制，而堆肥發(fā)酵和酸解的申請量略低。從申請趨勢來看，整體上，近10年各組分專利申請量呈現(xiàn)較明顯的增長趨勢；同時，近10年來，5種技術的專利申請變化情況保持一致，在2016—2018年達到了高峰，一定程度上說明在病死畜禽無害化處理中，這些技術大多為配合使用，形成相互協(xié)調的作用。

從技術層面看：預處理的關鍵技術有滅菌徹底以防止疫病傳播，以及粉碎和儲存裝置的清潔、防止裝置腐臭等；焚燒的關鍵技術有鍋爐除渣、煙氣凈化、焚燒熱能與產物的有效利用等；化制的關鍵技術包括徹底滅菌及溫度與壓力的控制等；堆肥發(fā)酵的關鍵技術有堆肥介質的選擇、堆肥菌種的篩選以及腐熟度的判斷等；高溫生物降解的關鍵技術有降解菌種的篩選和復配、密閉容器(發(fā)酵罐)的構造、發(fā)酵輔料的選擇和復配等；酸解的關鍵技術有酸的種類、壓力與時間的控制，及密閉容器的構造等。此外，病死畜禽無害化處理技術還包括微波處理、酶解處理、黑水虻等昆蟲處理、超聲酶解處理、硅泥處理、電化學氧化等。

從應用角度看：深埋處理法過程簡單，可靠，費用低，但處理過程緩慢，且處理不當易造成土壤甚至地下水污染；直接焚燒浪費了病死禽畜的利用價值，消耗燃料，且焚燒爐建造和維護費用高，焚燒后產物難處理；堆肥發(fā)酵設備要求簡單，費用低，發(fā)酵程度高，但受天氣影響大，發(fā)酵周期長[2]；化制法滅菌效果好、處理時間短、安全性高，但設備要求高，一次性投資大且維護費用高，處理過程產生廢氣和污水，產品質量不穩(wěn)定[5]；高溫生物降解技術成本較低，且環(huán)保高效，并能很好地殺滅病原[6]；酸解的處理過程可以實現(xiàn)零污染，處理成本低且產品附加值高[7]。

3.1 高溫生物降解

高溫生物降解是利用高溫滅菌技術與生物降解技術有機結合，通過切碎、高溫處理而殺滅病原微生物，再利用微生物將病死畜禽組織逐步降解轉化為有機肥的技術[6]。

3.1.1 技術發(fā)展路線

早在1971年，專利DE1792471A1公開了一種高溫生物降解的壓力容器。20世紀80年代之前，高溫生物降解的專利相對較少，由于微生物及機械化技術的落后，當時僅有的一篇專利中，所述的發(fā)酵罐內設置有攪拌臂，并未提及破碎裝置、溫度傳感系統(tǒng)等設置。直到20世紀90年代，高溫生物降解的專利才逐漸增多，1993年，專利JP06329489A公開了一種使用微生物生產肥料和飼料的攪拌裝置及微生物復合菌劑。

21世紀初，高溫生物降解技術朝著快速發(fā)酵的方向發(fā)展：專利JP2001232329A公開了一種快速發(fā)酵動物尸體的裝置；專利US6638757B1介紹了一種生物尸體的生物消化方法，述及一種特異性培養(yǎng)的細菌；專利EP1535672A1述及一種厭氧發(fā)酵方法處理肉料的程序。2010年以后，高溫生物降解技術更加完善，專利KR1020180019801A述及牲畜胴體循環(huán)加速裝置，包含破碎單元、加熱單元、攪拌單元等。

3.1.2 重點申請人

高溫生物降解技術專利量最多的申請人是汪深，共申請相關專利12件，Green Farm Energy AS和湖南屎殼郎環(huán)境科技有限公司專利申請量分別為11件和10件。

3.2 酸解

酸解是指在密閉容器內，利用強酸溶液處理病死畜禽的方法，具體過程如下：收集病死畜禽尸體，利用冷藏車運至處理中心，粉碎尸體，再將它們放入密閉容器內，加入一定量的酸，在一定的溫度和氣壓下，把尸塊水解成油脂和氨基酸的過程[7-8]。

3.2.1 技術發(fā)展路線

1996年，專利DE19623163A1公開了一種在18～40 ℃，pH為3～5條件下酸解生產液體肥料的方法；2000年，專利KR1020000063721A公開了一種用硝酸或磷酸酸解生產液體有機肥的方法；2004年，專利KR1020040065201A介紹了一種用硝酸或磷酸，在120～130 ℃，2～4個大氣壓下酸解0.5～1 h，制備酰胺酸液肥的方法；2007年，專利KR100865632B1公開了一種用70%的鹽酸在100 ℃水解5 h制備有機肥的方法。

2013年，專利CN104107827A公開了一種酸解處理動物尸體的設備及方法；2014年，專利CN104529565A公開了一種生產氨基酸混合液的裝置，包括絞切刀式破碎機、脫脂系統(tǒng)蒸煮器、二次粉碎機、反應釜、儲存罐、過濾器，專利CN103804032A公開了一種用5～7 mol/L的硫酸在80～90 ℃下對瘦肉水解5～7 h生產酸解液的方法，專利CN104190694A公開了一種用3～5 mol/L的硫酸在80～100 ℃和1～2個大氣壓下水解2～5 h生產酸解液的方法；2015年，專利CN104788143A公開了一種利用酸解液與腐熟有機肥生產生物有機肥的方法及產品。

3.2.2 重點申請人

南京農業(yè)大學專利申請量20件排行第1；江蘇北斗星環(huán)保股份有限公司和河北潤雨肥料科技有限公司并列第2，專利申請量均為3件；華中農業(yè)大學和湖南省的蔣常德專利申請量均為2件。

4 結語

本文利用專利計量的方法對全球病死畜禽無害化處理技術的發(fā)展態(tài)勢進行分析，主要得出以下結論：(1)全球病死畜禽無害化處理的專利公開量排名前3的國家是中國、韓國和美國；國內主要集中在山東、江蘇和浙江；南京農業(yè)大學專利量排名第1。(2)技術布局重點集中在高溫生物降解、焚燒、化制、堆肥發(fā)酵和酸解。(3)高溫生物降解技術最早于1971年公開于德國，專利較多的申請人是汪深、Green Farm Energy AS和湖南屎殼郎環(huán)境科技有限公司。(4)酸解技術最早于1996年公開于德國，之后韓國有一批相關專利申請，2010年以后酸解技術專利在我國大量涌現(xiàn)；代表性申請人是南京農業(yè)大學，共申請相關專利20件，有5件專利發(fā)生轉讓或許可。

針對以上分析結果，我國相關管理和科研人員可以從以下視角進行調整布局：(1)加強政策支持；(2)大型養(yǎng)殖場盡量選擇高溫生物降解或酸解技術處理病死動物；(3)加強國際間交流與合作，注重高溫生物降解成熟技術的引進與轉化；(4)集中力量加強酸解技術的攻關，實現(xiàn)我國在病死畜禽無害化處理技術上的彎道超車；(5)重視高價值專利的國際布局，引導加強海外專利保護力度。