椰子废弃物资源综合利用问题与对策
信息来自：海南大学机电工程学院 · 作者：郑侃,梁栋,张喜瑞 · 日期：03-12-2013
2013-08-12
椰子是一种典型的热带木本油料作物， 属棕榈科椰子属单子叶多年生常绿乔木， 是我国热带著名的经济作物和景观植物。嫩椰子水含有大量的维生素B、维生素C、矿物质以及18 种人体所需的氨基酸， 是一种理想的清凉纯天然饮料；椰子肉生可食用，也可进行二次加工制成椰奶、椰油、椰丝和椰蓉等。椰子种植主要分布在赤道两侧20°以内和南北纬20°～23.5°之间， 目前世界上已有90 多个国家种植椰子，主要产地有菲律宾、印尼、印度、马来西亚等国[1-4]。引自《建筑中文网》
近些年来，随着人们对椰子产品的需求不断增长，椰子的种植规模也不断扩大， 在种植和加工生产椰子的同时产生了大量废弃物， 这些废弃物往往被丢弃或直接燃烧，不仅污染生态环境，而且浪费大量资源，不利于我国实施可持续发展的战略。因此，了解和掌握椰子废弃物综合利用的研究现状和利用程度，分析其存在的主要问题，对研究和促进我国椰子废弃物综合利用技术的发展具有重要作用。
1 我国椰子种植情况及其废弃物资源
1.1 椰子种植情况
我国椰子种植栽培已经有2 000 年的历史，主要种植地区集中在海南省， 其椰子产量占全国总量的90%以上，其他地区如广东的上川岛和下川岛、云南的西双版纳、广西北海尧钦州与台湾南部有少量种植。2010 年我国椰子种植面积约4.037 万hm2，全国椰子总产量约为2.5 亿个，其中海南省椰子种植面积3.916 万hm2，产量为2.3 亿个[5-6]。近年来，随着人民生活水平的提高和旅游业的发展，对椰子以及其产品的需求不断增加，我国适宜椰子种植的荒地也不断被开发和利用。
1.2 椰子废弃物资源
椰子废弃物是指椰子种植和加工过程中产生的副产物，主要分为两大类：一类是种植过程中的老椰子树树干、树根、枯萎的椰子叶，椰子花和落裂果；另一类是椰子在加工过程中的副产品如椰子水、椰衣、椰壳和椰子粕。
椰子树的产果期约为50 年， 每棵成龄椰子树平均有叶片22 片，年抽叶数约为12 片[7]，每年都有大量的枯萎椰子叶和超过产果期的椰子树被椰农砍掉丢弃或者焚烧。椰子树开花期最多为7～9 月， 只有少部分雌蕊花苞受精结果，其中椰花汁来自椰子嫩的未绽开的佛艳苞。冬季的低温导致椰子落裂果较严重，经过抽样调查椰子平均落裂果率达5.5%[8-9]，每年大约有1 600 万个落裂果。
椰子果皮分为外果皮、中果皮和内果皮，内果皮包裹着椰肉和椰子水。椰子的外果皮和中果皮俗称椰衣，占整个椰子质量的33%～35%，内果皮俗称椰壳，占整个椰子质量的12%～15%， 椰子水占整个椰子质量的22%～25%[10]，椰子粕是椰子脱壳后制得椰干经过压榨或浸提取油后的残留物，每加工1 t 椰子大约可以得到33 kg 椰子粕。
2椰子废弃物综合利用情况
2.1 种植过程中产生的废弃物利用情况
2.1.1 能源化利用技术（1）生产沼气。农村废弃物是农村能源的重要组成部分， 解决好农村能源短缺和农村环境污染发展循环经济是建设社会主义新农村的重要内容。椰子叶和落裂果经过粉碎，与麦秆、玉米秸秆一样都是优良的富碳原料， 为微生物的生存和沼气生产提供了物质基础， 利用厌氧干法发酵制沼气技术转化成清洁能源沼气[11]，不仅保护环境，而且还能提供大量的有机肥料。其工艺流程如图1 所示。海南大学机电工程学院对椰子废弃物干法厌氧发酵制取沼气进行了研究， 研究了椰子叶和落叶果含纤维多、含固率高对制取沼气的影响，但目前仅限于实验室规模研究。
（2）直燃发电。我国用电量短缺已经影响到居民的正常生活，因此必须挖掘新的发电燃料缓解用电危机。生物质直燃发电简称生物发电， 是利用生物质原料打包后直接燃烧产生热能并转化为电能的技术，是“十一五”期间的重要研究和支持项目[12]。利用直燃处理枯萎的椰子叶、落裂果和椰子须根，不但能够带来良好的环保效应，而且给农民带来经济利润。
2.1.2 资源化利用情况新鲜的椰花汁是半透明、口感香甜的天然的液体饮料食品原料，含有丰富的糖、蛋白质、碳水化合物和大量的微量元素， 其中糖含量高达14.8%～16.4%[13]，主要是蔗糖。陈华等[14]研究椰子花序汁液的连续采集方法， 得出单株椰子年产椰花汁200～300 L， 每667m2 地椰农仅靠采集椰花汁的收入就有3 000～4 500 元。在东南亚椰子主产国， 将椰花汁作为一种食品原料用于加工生产椰花汁糖、椰花汁酒、椰花汁饮料和椰花汁醋。在国内， 中国热带农业科学院椰子研究所已经成功探索出椰花汁的多种加工方法，并成功开发出天然椰花汁果酒、白酒天然椰子花序汁液醋。
树龄超过50 年以上的椰子树，树高一般15～25 m，直径0.2～0.5 m， 椰子产量低， 但经过硼扩散法处理的椰子木，材质细腻坚硬、花纹美观，可以当作优质木材，以缓解国内木材紧缺的现状。用椰子木建造的房屋、家具成本低廉，耐潮性好。此外，菲律宾和泰国用椰子木加工成各种工艺品如盆、碗盘、花瓶等，并取得一定的经济效益。目前，我国海南的椰子木还没得到较好的开发和利用。椰子的须根晒干可以做药材，主治体质虚弱和腰膝酸痛，具有镇心安神的功效。椰子叶可以搭草棚、编篱笆和草席，其中肋弹力强，可以制成硬骨扫把[15]。
2.2 加工过程中产生的废弃物利用情况
2.2.1 椰子水利用现状老椰子的椰肉比较厚，椰子水的成分比较复杂，主要营养成分有糖、大量的矿物质、蛋白质和丰富的维生素，其中蛋白质含有人体所需的18 种氨基酸。张木炎[16]研究表明，椰子水蛋白中由9 个分子量分布在13.6～64.5 kDa 范围内的亚基构成， 这是椰子水营养价值高的原因之一。椰子水不仅是营养丰富的天然饮料，而且还有一定的药用价值，具有促消化、利尿、解毒、美容消毒、辅助治疗等功能。椰子水还具有保鲜作用，用椰子水做的保鲜剂可保存蔬菜绿色，延缓其枯干速度。在微生物学上， 椰子水能使高等植物的成熟细胞迅速不规则分裂，刺激植物生长，可以用作微生物的液体培养基[17-18]。另外，椰子水可以作为制造酒精、醋和甘露醇的原料；其钾盐的含量高，还可以直接用作肥料。
图1 椰子废弃物沼气制取工艺流程
2.2.2 椰衣利用现状椰衣干重含70%椰糠和30%椰衣纤维， 每生产1 t 椰干会有0.85 t 椰衣纤维和1.9 t 椰糠废弃物产生[19]。椰衣纤维主要由纤维素、木质素、半纤维素等组成，椰衣纤维具有很强的韧性和耐腐蚀，大部分都用来生产地毯、扫把、刷子、绳索及袋子和席子的纤维纱。李留振等[20] 将椰衣纤维材料和栽种或喷播护坡植被技术相结合，在废弃矿山、高速公路、河流堤坝等边坡构建具有可持续生长的防护系统， 该技术不仅能使植物抵御雨水冲刷，而且椰衣纤维降解的有机质能可为植被提供充沛的养料。
椰糠具有保温、保湿、疏松、透气等特性，其持水量为本身重量的8 倍以上[21]。周畅等[22]对草炭和椰糠采用不同比例组合对生菜进行无土栽培试验，结果显示，随着培养基中椰糠比例的增加，生菜的产量也增加。高焕章等[23]选用7种不同的栽培基质培育金合欢容器播种苗，经过5 次重复试验，结果表明椰糠基质播种苗主根重、地径、苗高最大，分别为1.625 g、2.53 mm、19.56 cm。目前，在园艺栽培中，椰糠正逐步取代草木灰和草炭成为较理想的栽培介质。
2.2.3 椰壳利用现状干椰壳含有63%的纤维素和36%的木质素。由于椰壳具有木质素含量高、质地坚硬和耐潮性好等特点，因此可以雕刻成各种工艺品和制作灯罩、乐器、碗等用具。椰壳炭粉可作化纤工业用的填料，应用于白糖精制、医药甘油和油脂加工等领域。椰壳的另一个重要用途是用于制造优质的活性炭，1 t 椰壳炭化热解可产300 kg 椰壳炭，进一步提炼可得到120 kg 活性炭。椰壳活性炭由独特的孔隙结构和表面官能团构成，具有高纤维、高密度、毛细孔分配均匀和吸附气体力能力强等特点， 广泛应用于净化空气和饮用水、过滤毒气、石化炼油、提取贵重金、催化载体以及制糖、医药、食品、试剂、酿造和环保等行业中[24-29]。
2.2.4 椰子粕利用现状椰子粕含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素，是加工膳食纤维的优质原材料。膳食纤维可以降低血糖、血清胆固醇的浓度，对糖尿病患者和动脉硬化患者有独特的疗效。杨重庆[30]研究通过调整pH 值使其远离等电点PI 除去椰子粕的蛋白质，用酸法降解除去椰子粕淀粉的方法来提取膳食纤维，该方法工艺简单、周期短、无需特殊设备，适用于椰子加工厂对椰子的综合利用。
椰子粕中含有较高的蛋白质和精氨酸， 但赖氨酸和含硫氨基酸含量低。椰子粕的价格远低于豆粕、棉粕和菜粕，将椰子粕制成颗粒或者粉状，再添加一定量的氨基酸和酶制剂，可加工成椰子粕饲料。试验表明，取一定量的椰子粕饲料与原有饲料掺和喂养家畜、家禽并不影响其生长速度和饲料效益[31-33]。用此方法可以降低养殖成本，并缓解我国饲料资源短缺的现状。
3 问题分析与对策建议
3.1 椰子废弃物资源利用的认识不足
在我国南方，每年都有大量的椰子废弃物产生，但对其利用的技术还不成熟，其综合利用程度很低。在很多地方，对椰子废弃物，椰农直接丢弃或者采用传统的焚烧、堆沤进行处理，造成资源浪费、环境污染和生态破坏。因此，政府应加强引导对椰子废弃物综合利用的意识，提高人们对椰子废弃物的经济、环境和社会价值认识程度，并通过制定综合利用的中长期规划，加大资金投入，支持科研单位对椰子废弃物不同物料特性综合技术的研究。
3.2 椰子废弃物资源综合利用的程度不深
在椰子废弃物中， 除了生产一些低附加值产品或原材料，如椰壳炭、椰衣纤维和椰木工艺品等外，椰子废弃物的其他利用方式仍停留在理论和小规模试验阶段，资源化和能源化利用程度低。因此，应加强配套技术和相关技术的研究，组织科研单位和相关加工企业联合研究，拓宽椰子副产物的利用方法和途径， 攻克研究和设备中的关键技术，以实现椰子废弃物资源的商业化和产业化。
3.3 椰子废弃物开发利用的科研力度不够
目前，我国对椰子废弃物利用的科研力度较低，尤其对椰子种植过程中产生的废弃物的收集、粉碎和运输装备落后。无论是生产沼气还是直燃发电都需要收集、粉碎和运输装备，若无法提供以上的技术和设备，综合利用无从谈起。国家应加大对椰子废弃物开发利用的科研投入，支持研究开发适合于椰子在种植过程中废弃物收集、粉碎、运输、加工的装备和相关技术，为椰子废弃物综合利用创造条件。
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