把尾气变蛋白，不是科幻是科技！

你是否想过，工厂烟囱里冒出的，可能不仅是尾气，还是“原料”？我国“十五五”规划建议提出，要推动科技创新和产业创新深度融合，而首钢朗泽这项名为“含碳工业尾气生物发酵制乙醇及微生物蛋白”的技术，就是一个鲜活的样本。如今，这项技术早已走出实验室，布局全国，成为了年产万吨的大产业。

本期“对话”栏目，中国科协之声邀请北京首钢朗泽科技股份有限公司副总经理、研发团队负责人晁伟，请他介绍“吃尾气”细菌的“绿色魔法”。

人物简介

晁伟，北京首钢朗泽科技股份有限公司副总经理、研发团队负责人，高级工程师。

工厂的尾气、汽车的油箱、养殖场的饲料，这三者之间有什么联系？答案是：一种“吃尾气”的细菌。这种名为乙醇梭菌的“超级工人”，被科研人员“聘请”到巨大的工业发酵罐中，它们以尾气为食，在数秒内就能将其转化为两种“宝藏”——生物发酵制乙醇及微生物蛋白。这场静默而高效的“魔术”，正在重塑我们对资源与废弃物的想象。

“1994年，比利时的科学家在兔子肠道里发现了一种特别的细菌，命名为‘乙醇梭菌’。它的‘超能力’在于，能吃掉气体中的一氧化碳、二氧化碳，高效地转化成乙醇等化学品。”晁伟介绍。

这些细菌就像一群“超级工人”，在大型发酵罐中日夜工作。整个流程可简化为三步：收集并净化工业尾气；细菌在发酵罐内“进食”并转化；分离提纯，得到生物乙醇和优质的饲料蛋白。

工业尾气生物转化集成生产流程示意图

一个意外发现拓宽了这项技术的应用边界。“在中试过程中，我们发现蒸馏系统总是运行不畅，”晁伟回忆，“技术人员在一次检修中把蒸馏塔拆开后，发现塔板上附着了很多黏稠物质。”

检测结果显示，这些黏稠物质的蛋白质含量达80%以上，非常适合做蛋白饲料。但是从“适合做”到“真的做到”中间，还有很长的路要走。

晁伟回忆，当时他们面临着很多担忧和质疑：“微生物蛋白想用作饲料原料，需经过农业农村部严格的安全论证和批准，这论证一做就得好几年，花费不小，而且不一定有好的结果。你们还要坚持做吗？”答案是肯定的。凭借着“咬定青山不放松”的精神，团队开始了长达六年的攻关之路。

将含有复杂成分的工业尾气，最终转化为可以进入动物饲料链的蛋白质，最大的挑战之一是如何确保安全性。对一个新的微生物蛋白而言，其安全性主要从三个方面体现：原料安全性、菌种安全性和产品安全性。

第一关：源头净化——为细菌备好“安全餐”

“当时负责评审的专家来自各个不同领域，关心的角度都不一样。”晁伟回忆，“其中一位化工领域专家就提出，这些作为原料的工业尾气中有没有有毒的杂质？”

为了给细菌备好“安全餐”，团队将原料气的深度净化列为关键技术难题，研发了专门的净化工艺。就像为挑剔的食客准备一顿安全可口的大餐，他们必须先对“食材”（工业尾气）进行精细筛选和清洗，去除其中可能存在的有害物质。这不仅是为了让后续的发酵菌种能“吃得健康”、稳定工作，更为了从源头杜绝有害杂质残留于最终产品的可能性，确保原料安全。

第二关：菌种管控——保证“超级工人”的健康

核心菌种“乙醇梭菌”的安全性是整个体系的基石。晁伟说：“很多菌种会含有致病基因或代谢出一些有毒有害的物质。一个新菌种，必须做系统评价。”

因此，团队对菌种进行了规范化的“全生命周期”管理：平时，菌种以冻干粉形式“沉睡”于专用容器中，减少污染和变异风险；需要投入生产时，再将其唤醒、活化。通过精准的工艺控制，一次接种即可保证系统连续稳定运行半年以上。同时，在生产中通过集控中心实时监控菌种代谢指标，根据其生长周期调节温度、压力和营养供给，确保菌种始终处于稳定的健康状态。

第三关：多维验证——多种方式验证产品安全性

除了通过生产工艺闭环控险，为了验证产品安全性，团队还与饲料行业相关高校、科研院所联手，针对乙醇梭菌蛋白开展大量安全性试验。不仅要检测重金属、有害微生物等指标，还通过多种养殖鱼类做饲喂实验，验证其对动物的安全性和有效性。

团队用近6年时间，针对专家关心的重金属、特定化合物残留、菌种毒性、养殖安全性等方面，补充了大量实验和数据。经过4次严格评审后，乙醇梭菌蛋白终于获得了农业农村部颁发的中国首张饲料原料新产品证书。

中国首张饲料原料新产品证书

“在生物技术领域，从实验室走到工业化生产，需跨越‘死亡谷’，可谓‘九死一生’。”晁伟坦言。

最初的挑战来自菌种适应性。在实验室理想环境中培养的菌种，难以适应复杂的工业环境。“刚开始接触工业尾气的菌种存活时间也就几天，根本无法保证工业化生产。”晁伟说。

研发团队通过24小时不间断跟踪发酵数据，调整控制参数，最终探索出了最适合菌种生长的条件，使菌种存活时间从几天增加到最长300天以上，为工业化生产打下了良好的技术基础。

系统集成是另一大挑战。“生物发酵和传统化工不同，不是定好气量、温度和反应条件等就能按照所想的方向发展。”晁伟解释，“因为生物内部代谢路径多，会出现很多变化。”

研发团队通过持续试验优化，成功打通了从原料气预处理、发酵、产品分离到废水处理的全系统工艺流程，实现了技术的工业化应用。

乙醇梭菌蛋白

2018年5月，全球首套钢铁工业尾气生物发酵制乙醇及蛋白工业化装置在河北曹妃甸正式投产。在国际上率先实现了气体发酵技术“从0到1”的突破。

在此之后，团队开始着力推进该项技术“从1到N”的快速复制和推广。从宁夏到贵州，他们成功解决了成分更加复杂的铁合金尾气带来的一系列问题，建起铁合金一氧化碳尾气制蛋白工厂。如今，首钢朗泽在全国已建成四大生产基地，成为国内最大的非粮生物乙醇及蛋白生产企业。

豆粕作为饲料的主流蛋白原料，在养殖业的使用量持续增长，加剧了我国对进口大豆的依赖。然而，在极端气候频发与国际经贸形势复杂的双重影响下，大豆进口供应链的稳定性面临挑战，存在被“卡脖子”的风险，威胁着粮食安全。因此，近年来我国积极推动饲用豆粕减量替代，其中，开发更多蛋白饲料资源被视为一条重要路径。

“通过工业尾气产乙醇，在这一过程中生产出的乙醇梭菌蛋白，突破了植物蛋白合成的时空限制，节约了粮食和耕地，是向微生物要蛋白的有效举措，对降低大豆及高端鱼粉的进口依赖度、保障粮食安全具有重要意义。”晁伟说。

市场也给予了积极反馈。目前，首钢朗泽的乙醇梭菌蛋白产品已获批应用在鱼类、肉禽、仔猪饲料添加中，并与国内多家饲料生产及养殖企业达成合作关系。“我们的蛋白饲料产品已经在市场上应用得非常成熟了。有些大型水产养殖场，还会使用我们的饲料来饲养一些特种或高端水产，比如黑鲷、鲈鱼等。”晁伟介绍。

工业尾气制蛋白工厂

“含碳工业尾气生物发酵制乙醇及微生物蛋白”技术，实现了工业尾气到饲料蛋白的跨界转化，为破解饲用豆粕难题、保障粮食安全提供了一种新的解法。如今，首钢朗泽在全国已建成四大生产基地，在乙醇和蛋白上的总产能规模分别能达到21万吨/年、2.3万吨/年，实现减排二氧化碳50万吨/年、节约粮食60万吨/年、节约耕地约170万亩/年。

随着新一代菌株研发、人工智能等新技术在产业中的应用，饲用蛋白的供给能力将持续升级，为我国筑牢粮食安全防线提供强有力的科技支撑。

访谈手记：

在科研探索中，“从0到1”的灵光一闪过后，还有一条漫长的“从1到N”的产业化之路。晁伟及其团队的故事，正是这条路的生动注脚。他们的工作，更多的是深入真实世界的复杂肌理，去经历无数具体而微的“摩擦”：或许是不同工厂尾气成分的细微波动，或许是为使菌种多存活一天而进行的成百上千次实验。

在访谈过程中，晁伟回忆起那些遭遇质疑、经历失败甚至被“泼冷水”的时刻，除了感慨，更多的是战胜困难的自豪。他们闯过了一道道“关卡”，而正是这些看似琐碎却至关重要的跋涉，才让最初那缕珍贵的“灵光”，在更多地方闪亮。

来源：科协官微