为什么泳衣、裤子、床上用品的原料表都会出现玉米棒子？

来源 | 博物 （ID：bowuzazhi）

你有想过，当粮食和水果收获之后，剩下的秸秆、稻壳、玉米芯、果皮等都去了哪里么？

每年我国都要产生将近40亿吨的农业废弃物，烧了污染，埋了可惜，留着占地儿。既然如此，那就榨干最后一点价值。这一榨不要紧，秸秆种了蘑菇，稻壳进了轮胎，菠萝叶穿到了身上，玉米芯甚至可能摇身一变成为了你裤子的一部分。

农田里的故事，这才刚刚开始……

取之于田，用之于田

农业废弃物目前最广泛，也最简单常规的利用方式之一，就是将它们转化为肥料、饲料和燃料。以秸秆为例，一亩水稻、小麦或玉米地往往就能产生上千斤秸秆。

咋处理呢？你肯定首先想到秸秆还田。把秸秆打碎，通过翻压、覆盖、堆沤等工艺，不仅可以有效地补充土壤有机质，还能改善土壤的结构。

秸秆降解成植物能够吸收的养分的过程，与其中的含水量、温度、粉碎程度等因素有关，其中涉及了一系列复杂的物理和化学变化。

还能把它们变成饲料。只是牛羊们如果直接吃刚割下来的秸秆，利用率非常低。因为秸秆的细胞壁由纤维素、半纤维素和木质素等物质构成，结构坚韧。即使对拥有复杂消化系统的反刍动物，也是根难消化的硬秸秆。

于是，青贮、氨化、微贮等处理技术就应运而生了。它们的核心目的，就是利用微生物或者化学物质，改善秸秆饲料的口感和消化利用率，还能提高饲料的蛋白质含量。

正在进行青贮的饲料。青贮是将秸秆等牧草切碎后，在密封的容器中通过乳酸菌进行发酵，从而长期保存营养并更适合反刍动物食用。

除了直接变成饲料，人们还想到了借助蘑菇。将秸秆变成种蘑菇的基质，既可以提高附加值，真菌也可以帮助分解一部分家畜难以消化的植物组织。部分食用菌采摘后，剩下的基质依旧可以拿来当作饲料。

蘑菇种植袋中的基质，主要是由农业废弃物（如木屑、棉籽壳、玉米芯）作为主料，配合营养辅料（如麸皮、米糠）以及矿物质调节剂（如石膏、石灰）混合加水配置而成。

这个利用链条并没有结束。家畜的粪便，除了能在堆肥后还田，还能转化为富含甲烷的沼气，进而制取生物天然气。

这正是“变废为宝”的第一层思路，简单粗暴：既然农业废弃物还有肥力、营养和能量，就别浪费。不过这么干，还是有点可惜了。

从“废料”变成工业原料

第二阶段的资源化升级更加精细化。人们能精准拆解农业废弃物内部的纤维素、二氧化硅等核心组分，针对性开发工业用途。让“田间的垃圾”直接变成工业原料。

在生长过程中，水稻会不断从土壤中吸收硅元素，其中一部分最终沉积在稻壳中。在经过燃烧后，硅元素会进一步富集在稻壳灰中。经过后续提纯，就可以得到高纯度的生物基二氧化硅，也就是生产白炭黑的重要原料。

每年我国大约能产生4000万吨的稻壳。除了提取稻壳中的硅元素外，稻壳还可以制糖或者生产酒精，是非常重要的生物质资源。

白炭黑听着像煤，长得像面粉，“就业不愁”，既能充当牙膏中的摩擦剂及药剂辅料，也可以用于油漆和油墨中，成为消光剂和增稠剂。更常见的用途是作为轮胎中的添加剂，有效降低轮胎滚动阻力、提升耐用性。

除了粮食作物，种植水果产生的副产品自然也不能放过。

比如，在菠萝的果实采摘之后，留下一大堆又硬又长的菠萝叶。这些叶子中的天然纤维强度堪比亚麻，于是它们转身就被送进了纺织厂，在菲律宾等国家，很早就利用菠萝叶进行纺纱，将其变成服装面料。

菲律宾特色服装“巴隆他加禄”，它被誉为菲律宾最高等级的民族服装，原材料主要就是菠萝叶。图源：Wikipedia

我国则更进一步，如今已经初步形成了从菠萝叶纤维提取，到纺织品加工的完整产业链。一片菠萝叶的“就业方向”很多：可以当衬衫，当袜子，当毛巾，甚至还能当内衣。利用菠萝叶制作的植物皮革，更是成为了时尚界环保材质的代表之一。

菠萝叶制作皮革的过程。不仅仅是菠萝叶，仙人掌皮、苹果皮或者碎木屑，这些在农产品生产加工过程中产生的副产品，同样可以制作植物皮革。图源：leatherneo.com

在将农业废弃物拆解回收的过程中，人们同样又想到了蘑菇。借助真菌的力量，一种颇为脑洞大开的利用方式出现了：种植包装盒。

如今在一些工厂中，工人们会把稻壳、秸秆、棉籽壳等植物残余粉碎后，放进模具里，再接种真菌。菌丝会在这些碎屑之间不断生长，它们像无数条细小的白色丝线，在缝隙中纵横交错，同时分泌特定的酶分解其中的植物组织，最终把原本松散的农业废料“黏”成一个整体。

真菌材料的包装盒。在适宜的温度和湿度下，菌丝在几天内就会迅速蔓延，将植物纤维紧紧缠绕并粘合在一起，填满整个模具。再经过高温灭菌和干燥后，包装盒会变硬定型，就可以使用了。图源：Instagram.com

长出来的菌丝体包装材料，可以替代传统的泡沫塑料，废弃后可自然降解，完美破解了工业包装的环保难题。

从原料深入到分子

把农业废弃物按照成分拆解、分别利用，已经实现了“化腐朽为神奇”；但要真正做到“变废为宝”，还得继续向分子层面深入。

很多农业副产物中，还藏着一些无法直接发挥价值、却具有重要工业用途的化学成分。通过化学转化，就能把低值原料变成食品配料、日化原料和精细化学品，真正做到“点废成金”。

玉米芯就和稻壳一样，长期以来都是量大、难处理的废弃物。晒干后的玉米芯就像是一根根干柴，似乎除了焚烧没有别的处理方法。但实际上，它体内有大约40%的成分都是半纤维素，这其实是精细化工的优质原料。

作为世界第二大玉米产国，我国每年大约能够产生1亿吨左右的玉米芯。

通过水解，玉米芯中的半纤维素可以得到木糖；木糖再经过催化加氢，就可以制成木糖醇。木糖醇早已经是无糖食品中的“常客”了，它是天然功能性的甜味剂，甜度与蔗糖相当，但热量比蔗糖低约40%，且不会引起血糖剧烈波动。

不止于食品领域，玉米芯通过一系列的化学处理后，最终可以聚合制成呋喃树脂，这是精密铸造、高端建材的重要粘结剂；而换一条化学路线，它甚至可以一路经过一系列中间产物，最终进入氨纶产业链。氨纶你们都很熟了，它再与其他纤维共同变成了你的泳衣、裤子或者床上用品。

氨纶能拉伸至原长的5至8倍并迅速恢复原状，极大地改善了衣物的贴身感与活动自由度，广泛用于内衣、运动服和紧身衣等领域。

橙皮也没闲着。当一个个圆滚滚的橙子变成橙汁时，会剩下大量果皮、果肉残渣等副产物。对大型果汁加工厂来说，如何利用这些副产物，本身也成为产业链中重要的一环。

橙皮中富含果胶，它是植物细胞壁中的天然多糖，能够让细胞间牢牢结合在一起。在经过一系列物理和化学处理后，提纯后的果胶就可以在食品工业中被广泛用作增稠剂、凝胶剂和稳定剂，出现在酸奶、软糖、果酱、冰淇淋等多种食品中。

果胶能为软糖提供柔软的口感，容易被咬断，酸甜风味释放得更快。

不仅农林业上的废弃物可以进行精密化再利用，即使是虾壳蟹甲，这些来自水产业的副产品同样也没闲着。甲壳素是自然界中储量极为丰富的天然多糖之一，也是虾蟹外壳的重要结构成分。由甲壳素制取的壳聚糖，也有不少出路。

在医学上能制作医用抗菌敷料、可降解手术缝合线和药物缓释载体；在环保领域可以吸附重金属，加速废水中悬浮颗粒和有机物的沉降；在农业上，更可以作为天然的保鲜膜和防腐剂。甚至洗发水和护肤品中也经常能见到壳聚糖，它能保湿、抗静电，令皮肤爽滑、头发顺溜。

由螃蟹壳提取的壳聚糖，一个重要作用就是净化水质，改善水生动物生长环境。也算是“取之于蟹，用之于蟹”，谢谢蟹蟹。

从循环种养、能源利用，到工业材料，再到食品配料和精细化学品，人们对农业废弃物的利用，正是一步步从“整体利用”深入到“分子利用”。

这也催生出了一个越来越重要的概念：生物炼制。它借鉴炼油厂“吃干榨净”的思路，只不过原料不再是石油，而是秸秆、玉米芯、果渣等可再生的生物质。不同组分被分别拆解、转化，最终变成能源、材料和化学品。

“生物炼制”的物质循环图

图源：j.jclepro.2020

所谓“变废为宝”的最高阶段，或许不是绞尽脑汁给垃圾寻找用途，而是从一开始，就不再把它们当作垃圾……

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