科创中国

新能源产业

包头市白彦花煤田有86.05 亿吨褐煤资源储量，适合露天开采的部分达10亿吨。

项目背景及意义：

褐煤是一种高水分（20%-50%）、高灰分、高挥发分、高腐植酸（10%-60%）、低热值的燃料，易氧化自燃、易风化破碎，难以分选和长途运输，因此褐煤的市场应用受到限制，主要用于坑口电站燃烧发电。褐煤作为燃料直接燃烧，仅仅利用了褐煤的有机质，忽略了褐煤含有的腐植酸、褐煤蜡等成分的经济价值。现代煤化工利用褐煤制天然气、烯烃等气化、热解转化，又受到高水分、高灰分限制，因此褐煤尽管储量丰富但没有最大限度发挥资源价值。

项目知识产权获取情况和技术来源：

依托内蒙古自治区科技计划项目“微生物-化学耦合高值转化褐煤技术创新与集成（201702027）”，针对现有褐煤热化学转化存在的问题，研究开发了褐煤高值转化相关技术，

（1）项目建立了褐煤制备生物甲烷的小试和中试设备平台，开发的高腐植酸有机肥产品符合国家标准，为企业提供了技术支持；

（2）申请了中国发明专利14项，获得授权4项；

项目领先性和创新性：

（1）针对目前褐煤普遍采用的热化学转化出现的问题，采取微生物转化的方法生产清洁能源氢气、甲烷，实现褐煤的清洁高效利用，从源头实现碳达峰和碳中和。

（2）利用已经建立的微生物筛选装置，利用褐煤作为碳源，连续筛选能分解特定褐煤组分的细菌、真菌为优势菌群的菌群，提高生物氢气、甲烷转化效率，缩短褐煤微生物转化时间，满足中试放大需求。

（3）研究褐煤生产氢气、甲烷残余物制备褐煤蜡、腐植酸等高值化学品转化的方法与关键技术，实现褐煤化学组分的分级高值转化。

核心技术亮点：

建立自主知识产权的“混菌混选”关键技术平台，实现以新鲜褐煤为原料筛选能够降解褐煤的霉菌、芽孢杆菌，为制备高腐植酸有机肥、生物有机肥、微生物肥料、微生物菌剂等产品奠定菌种基础，目前正在建立内蒙古芽孢杆菌菌种资源库，提升现代农业产业的发展。

建立“同步发酵异步转化”关键技术平台，实现以褐煤为原料制备氢气、生物甲烷、褐煤蜡、腐植酸、黄腐植酸、成型燃料、土壤调理剂等产品的一体化生产新模式，研发褐煤、分级转化关键技术，制备清洁气体能源的同时解决1303亿吨褐煤资源高值转化的问题。

建立“胶黏成型”关键技术平台，以褐煤、煤矸石为原料开发出木质素、腐植酸、复合胶黏剂制备新工艺，制备洁净型煤等固化产品，解决燃煤引起的城市大气问题，具有①产品热值可调、燃时可控；②联产高腐植酸有机肥，提高固化产品附加值；③全硫、挥发分、灰分、发热量、冷压强度、落下强度指标符合DB11 097-2014《低硫煤及制品》北京市地方标准的严苛要求等优点。

项目经济效益和社会效益分析：

内蒙古包头市、巴彦淖尔市和呼和浩特地处河套-土默川平原，素有“黄河百害，唯富一套之说，得黄河灌溉之利，盛产小麦、玉米、甜菜、葵花籽等作物，是中国、西北和内蒙古自治区最重要的灌溉农业区和商品粮基地。褐煤产氢气、生物甲烷提取腐植酸的残渣制备的高腐植酸有机肥，和农业市场距离近，使褐煤资源就地转化，不仅减轻了运输压力，还使得褐煤资源的价值最大化，将215元/吨褐煤转化为1200元/吨的高腐植酸有机肥。

内蒙古盐渍化土地主要分布在西部河套灌区的巴彦淖尔市、包头市、呼和浩特市、鄂尔多斯市，东部的通辽市、赤峰市等地。截止2020年内蒙古盐渍化土地面积已达4745万亩，其中耕地盐渍化面积达到700余万亩，占可灌面积的40%，且耕地次生盐渍化面积每年仍以15万-20万亩的速度递增。利用褐煤产清洁能源残渣提取的腐殖酸，中和土地中的盐碱成分，褐煤富含的有机质可使原本弃耕的土地达到适合农作物生长的条件。褐煤发酵废弃物与弃耕盐碱滩荒地—工农业“双废”有机结合，不仅可再造良田，同时将带动当地农业进一步向现代化、产业化方向发展。