葡萄酒废弃物处置新见解：零废物排放驱动的能源/资源回收策略

陈佳新，王 南，张卓驹，张 磊，费 强，马英群

（1. 西安交通大学化学工程与技术学院陕西省能源化工过程强化重点实验室，陕西 西安710049；2.辽宁科技大学化学工程学院，辽宁 鞍山 114051）

1 研究亮点

*开发了一种从葡萄酒废弃物中全组分回收能源/资源的集成技术，该技术可实现葡萄酒废弃物零排放；

*乙醇水溶液可一锅回收葡萄酒废弃物中的葡萄籽油和多酚；提取后的剩余残渣可生产甲烷和有机肥。

2 背景

葡萄酒废弃物的妥善处置对减少碳排放和促进葡萄酒产业可持续发展具有重要意义。葡萄籽作为葡萄酒废弃物的代表成分之一，富含高价值的葡萄籽油和多酚。但是，目前提取葡萄籽油和多酚的技术需分多步进行，且需使用多种有机萃取剂，回收流程繁琐复杂，无法大规模应用。为了提高回收效率、节约提取成本，本研究拟采用乙醇水溶液一锅回收葡萄籽油和多酚。此外，葡萄籽油和多酚提取后仍会剩余约70%的固体残渣，其富含碳水化合物、木质素和蛋白质等组分，可用于制备高价值生物基产品，本研究拟采用厌氧消化技术，将剩余固体残渣转化为甲烷和有机肥，以实现废弃葡萄籽的全资源化和零排放。

3 研究方法

将8 g 粉碎后的葡萄籽和32 mL 乙醇水溶液加入锥形瓶中，通过单因素试验探究pH（6～10）、乙醇含量（25%～55%）和温度（30～70 ℃）对葡萄籽油和多酚提取效率的影响。提取后通过离心分离回收葡萄籽油，旋转蒸发水-乙醇相回收粗多酚。提取后剩余的固体残渣则通过厌氧消化生产甲烷，将固体残渣和厌氧接种污泥以1∶2（以VS 计）进行混合，在37°C 和100 r/min 条件下进行厌氧消化实验。

4 主要研究结果

本研究对乙醇水溶液一锅回收葡萄籽油和多酚的提取条件（温度、pH 和乙醇含量）进行了优化。综合考虑提取效率和成本，选取温度50 ℃、乙醇含量40%、pH=8 为葡萄籽油和多酚提取的最佳条件。在此条件下，1 g 废弃葡萄籽可回收约（122.17±1.40）mg 的葡萄籽油和（23.82±1.47）mg（没食子酸当量）的多酚。采用厌氧消化技术将提取后剩余的固体残渣转化为甲烷，最终累积甲烷产量（以VS 计）达到（157.08±8.06）mL/g，占沼气的64.41%，而厌氧消化后的沼渣可作为有机肥使用。经测试，所获得的葡萄籽油和有机肥分别符合GB 2716—2018 食品安全国家标准植物油和NY/T 525—2021 有机肥料，而获得的粗多酚具有良好的抗氧化性和抗菌活性。

5 结论与展望

本研究开发的乙醇水溶液一锅提取耦合厌氧消化集成技术可为废弃葡萄籽处置提供一种技术和经济上可行的资源化方法。采用该方法，1 kg 废弃葡萄籽能够回收约122 g 葡萄籽油、24 g 多酚、109 L 甲烷（来源于约458 g 总固体）和352 g 有机肥，可实现废弃葡萄籽的全组分能源/资源回收和零排放。本研究可为未来葡萄酒废弃物管理提供新的思路，有助于实现环境友好和经济可持续发展的终极目标。