煙梗廢棄物的綜合利用現(xiàn)狀

姚浩東，馮書強，郭金梁，闞相成，張春朝，劉歡*

1.山東中煙工業(yè)有限責任公司青島卷煙廠（青島 266101）；2.南昌大學食品科學與資源挖掘全國重點實驗室（南昌 330047）

我國是煙草生產(chǎn)大國和消費大國，我國的煙草種植面積、煙草產(chǎn)量及銷售量均居世界首位。2015年我國煙葉種植面積約160萬 hm2，生產(chǎn)煙葉220萬余 t，伴隨產(chǎn)生煙梗120萬 t[1]。煙梗含有豐富的孔隙結構、導管結構和纖維氣室，是制備多孔材料的理想材料。煙梗還含有大量高附加值的天然植物素，在醫(yī)藥、食品、化工等領域都發(fā)揮舉足輕重的作用。同時，煙梗多集中于煙葉復烤廠，來源豐富、成本低、集中且方便購置。但煙梗作為煙草制品生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，只有少量會被用于卷煙的生產(chǎn)，大部分被直接填埋或集中焚燒，而填埋會占用大量土地，易污染土壤和地下水，集中焚燒會產(chǎn)生大量焦油、一氧化碳等污染空氣環(huán)境[2-3]。因此，煙梗廢棄物合理的處理方法和對煙梗廢棄物的開發(fā)是重要和不可或缺的。

綜述煙梗在各領域中的應用，旨在為煙草行業(yè)科研人員對煙梗的綜合利用研發(fā)提供參考，拓展煙梗綜合利用的渠道，能夠有效地進行綜合利用煙梗，既能有效處理廢物保護生態(tài)環(huán)境，又能增加農民收入，提升經(jīng)濟效益，實現(xiàn)助力農業(yè)發(fā)展。

1 煙梗在卷煙工業(yè)中的應用

煙梗是煙葉的粗硬葉脈部分，約占煙葉總質量的25%。煙梗組成的化學成分種類與煙葉相似且煙梗具有更高的填充性，在卷煙的減害降焦、降本減耗方面發(fā)揮重要作用[4]。由于煙梗的物理性質和化學成分含量與煙葉差別較大，因此必須對煙梗進行一定處理，改善煙梗的理化性質，使煙梗制品與煙絲有好的配伍性，更好滿足卷煙生產(chǎn)的工藝需求。

1.1 膨脹梗絲

膨脹梗絲一般是煙梗經(jīng)過浸梗、潤梗、貯梗、蒸梗、壓梗、切梗、加料、膨脹、加香等工藝制備而成，其膨脹工藝采用的技術通常有氣流膨脹、微波膨脹、真空膨脹等[5]。膨脹梗絲的填充值較高、可燃性好、焦油量低，被廣泛應用于各大卷煙廠的卷煙產(chǎn)品中[6]。早期膨脹梗絲的制備主要是采用高溫高濕氣流膨脹技術，該技術的工藝流程較復雜、膨脹率不高。而微波穿透能力強，加熱煙?？烨揖鶆颍苁构＝z迅速膨脹[7]，同時微波能夠有效撕裂梗及制品的細胞壁，使煙梗的物理性質發(fā)生較大改變，從而使梗絲的填充能力、吸濕能力、形態(tài)發(fā)生較大改善[8]?？渍榈萚9]研究發(fā)現(xiàn)微波膨脹梗絲的平均填充值為6.06 cm3/g，比傳統(tǒng)梗絲的填充值高19.3%，其保濕能力也優(yōu)于傳統(tǒng)梗絲，因此微波膨脹梗絲可存儲于較低濕度的環(huán)境中，有利于節(jié)約能源。廖曉祥等[10]研究發(fā)現(xiàn)微波膨脹梗絲的摻配均勻度為97.67%，高于傳統(tǒng)氣流膨脹梗絲的94.85%。趙云川等[11]研究發(fā)現(xiàn)與氣流烘絲相比，微波膨脹梗絲的致香物質含量更高，感官質量和綜合品質更優(yōu)。此外，微波膨脹技術能避免高溫高濕而造成的環(huán)境污染和能耗，現(xiàn)已逐漸成為應用廣泛的梗絲膨脹技術。

1.2 煙草薄片

煙草薄片能以卷煙生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的殘次煙梗、煙葉碎片、煙末等為原料，通過輥壓法、稠漿法或造紙法制備的類似天然煙葉的薄片，對煙草原料有很高的利用率[12]。相較于輥壓法和稠漿法，造紙法制備的煙草薄片可塑性強，透氣性、燃燒性好，且生產(chǎn)時可人為地改變和調整生產(chǎn)配方，因此也成為現(xiàn)在薄片生產(chǎn)的主流技術[13]。造紙法制備煙草薄片一般需經(jīng)過浸泡、打漿、調香、涂布、干燥、分切等工序，其制備的煙草薄片顏色和感官等性能與天然煙葉相似，切成絲可與煙絲摻配，這既能對煙梗、碎煙葉等進行綜合利用，提升經(jīng)濟效益，又能有效地處理煙草廢物，還可在一定程度上改善卷煙品質[14]。白曉莉等[15]研究發(fā)現(xiàn)隨著薄片摻配比例的增加，主流煙氣中苯酚含量明顯降低；余其昌等[16]用氫氧化鈉結合甘油處理煙梗后制得低木質素的煙草薄片，該薄片主流煙氣的煙氣品質有較大提升；王鳳蘭等[17]用銨堿法預處理煙梗后并制得煙草薄片，結果發(fā)現(xiàn)該薄片的物理性能和感官質量有明顯改善。此外，煙草薄片在加熱非燃燒性卷煙中得到普遍應用，進一步提升其在新型煙草制品中的應用潛能[18]。

1.3 膨脹梗粒

膨脹梗粒是先將廢梗、短?；蚬：炦M行膨脹，再制成一定粒徑的顆粒物。因為膨脹梗粒的制備過程不需要經(jīng)過壓梗，所以膨脹梗粒的填充值比膨脹梗絲更高，傳統(tǒng)氣流膨脹梗絲的填充值約5 cm3/g，微波膨脹梗絲的填充值為6.06 cm3/g，而膨脹梗粒的填充值為9.2 cm3/g[19-20]。根據(jù)煙梗的膨脹方式不同，可分為微波梗粒膨脹、間歇式蒸汽膨脹和連續(xù)式過熱蒸汽膨脹3種方式[9]。蔣光偉[19]研究發(fā)現(xiàn)摻配膨脹梗粒的卷煙煙氣中的焦油量和一氧化碳量均有明顯降低，而煙氣煙堿含量并未大幅降低，這既提高了卷煙的安全性，又保證了卷煙的滿足感。堯珍玉等[21]將膨脹梗粒添加到卷煙濾嘴里，結果發(fā)現(xiàn)膨脹煙粒可降低卷煙焦油，且對煙氣中的苯并芘有較強的吸附作用。膨脹梗粒較膨脹梗絲的成品率低，汽爆法制備膨脹梗粒的出品率僅60%，但膨脹梗粒對煙梗原料的要求低，可利用不能用于膨脹梗絲加工的短梗、梗簽和廢梗，從這個角度說，膨脹梗粒技術提高煙梗的利用率。膨脹梗粒還可用作煙草薄片的填料，能有效提高薄片厚松度；膨脹梗粒加到濾嘴中，能有效吸附煙氣中的有害成分，提高卷煙的安全性，達到減害降焦的目的。

1.4 復切梗絲

傳統(tǒng)梗絲的加工工藝流程一般為水洗梗、蒸梗、貯梗、壓梗、切梗、加料、膨脹、烘梗絲、風選等，只經(jīng)過一次切梗，最終得到的梗絲多為片狀，與卷煙中葉絲的形狀差異明顯，兩者配伍性不高，這也限制了梗絲在卷煙中的應用，一般卷煙中梗絲的添加量不超過10%[22]。為提高梗絲在卷煙煙絲中的摻配比例，要使梗絲的物理形狀更接近葉絲，復切梗絲可以很好地滿足需求。復切梗絲工藝不經(jīng)過壓梗工序，用切梗絲機切至指定的厚度，加料后用切葉絲機切至一定寬度，膨脹干燥得到復切梗絲。復切梗絲呈現(xiàn)絲狀，能有效提高梗絲在卷煙中的分布均勻性和燃燒性能，降低卷煙煙氣的焦油和一氧化碳含量，改善卷煙的感官品質。陳景云等[23]將復切梗絲添加到卷煙中，結果發(fā)現(xiàn)其分布均勻性最好、煙氣焦油含量最低、煙支吸阻最小，很好地解決傳統(tǒng)梗絲在煙支中的摻配均勻度和感官質量差的問題。周利軍等[24]研究發(fā)現(xiàn)復切梗絲較傳統(tǒng)梗絲有更高的填充值和抗破碎度，成絲效果明顯。許衡等[25]將復切梗絲摻配到卷煙中，結果發(fā)現(xiàn)卷煙的質量和穩(wěn)定性均有所提高，主流煙氣品質有所改善。

2 煙梗中天然活性成分的應用

煙梗含有豐富的果膠、蛋白質、煙堿、茄尼醇、煙酸、煙草香精香料等高價值的天然活性成分，這些天然活性成分在生物、醫(yī)藥、食品、化工等領域都展現(xiàn)出巨大市場潛力，從廢棄煙梗中提取出活性成分也是煙梗資源的循環(huán)利用重要措施。

2.1 煙堿

煙堿，又稱尼古丁，是煙草中最重要的生物堿，約占煙草中生物堿總量的95%，在農業(yè)、化工和醫(yī)藥領域有重大的應用價值[26]。煙梗中的煙堿含量雖不如煙葉中豐富，但質量分數(shù)仍有2.7%～4.4%[27]，純度較高的煙堿每噸能賣出近百萬元，顯然從煙梗廢棄物中提取煙堿具有較高的經(jīng)濟效益。煙堿的提取方法主要有蒸汽蒸餾法、有機溶劑萃取法、離子交換樹脂法、微波協(xié)助提取法和酸堿抽提法，多數(shù)方法對煙堿的提取率可超過90%[28]。在農業(yè)領域，煙堿類殺蟲劑具有高效的殺蟲活性，但對哺乳動物的毒性很低，具有環(huán)境友好性特點[29]。同時，煙堿類殺蟲劑制作簡便、安全無殘留，使用范圍涵蓋果蔬、林業(yè)、畜牧業(yè)、景觀、糧谷和寵物衛(wèi)生等方面[29]。在化工領域，高純度煙堿被作為卷煙的添加劑，能去除卷煙燃燒產(chǎn)生的異味氣體，同時提高吸食感。在醫(yī)藥領域，煙堿可作為藥物中間體，制造代謝類、神經(jīng)類和心血管類藥物，對阿爾茲海默癥、帕金森綜合癥、抑郁癥、精神分裂癥和癲癇有一定緩解和治療作用[30-31]，同時還是最成功的戒煙藥的主要功能成分[32]。

2.2 茄尼醇

茄尼醇被發(fā)現(xiàn)較多地存在于桑葉、馬鈴薯葉和煙葉中，尤以煙葉中質量含量最高，為0.45%，煙梗中的茄尼醇含量較煙葉比較低，為0.037%[33-34]。從煙梗中提取茄尼醇的方法主要有超臨界萃取法、室溫浸提法、加熱回流提取法和微波輔助提取法[35]。茄尼醇是煙草化學研究的熱點之一，國內外的煙草茄尼醇產(chǎn)品均供不應求。茄尼醇產(chǎn)品的市場價格較高，較好品質的茄尼醇價格約為1 200元/kg，品質較差的也能賣出100元/kg的價格。茄尼醇之所以受到追捧，主要是因為其在多領域的出色表現(xiàn)。在醫(yī)藥行業(yè)，茄尼醇具有抗癌、抗菌、抗?jié)?、抗氧化、清除自由基、治療心血管疾病等功效，同時茄尼醇還是合成維生素K2、輔酶Q10、抗?jié)兒涂拱┰鲂㏒DB等的中間體[36-38]，另外，茄尼醇還可被用于治療先天障礙貧血、老年癡呆癥和抗艾滋病藥物等。在化妝品行業(yè)，茄尼醇常被用于預防肌膚老化、除皺和去斑等化妝品，也是高檔化妝品中含有的輔酶Q10的原材料，其受到諸多化妝品公司的青睞。

2.3 煙草蛋白

蛋白質作為煙梗的主要組成成分，與煙梗的品質密切相關，燃燒產(chǎn)生的氣味直接影響卷煙的感官品質。煙梗中蛋白質提取的工藝流程簡單，且提取的蛋白質純度高，這為煙梗蛋白的工業(yè)化大規(guī)模提取提供了有利條件。從煙梗中提取煙草蛋白的方法主要有直接加熱沉淀法、柱層析結晶法、雙水相萃取法和直接稀釋結晶法[39]。煙梗中蛋白質的含量豐富，質量分數(shù)在9%左右[40]，煙草蛋白由可溶性蛋白和不溶性蛋白組成，兩者含量各占一半，其中可溶性蛋白質為質量分數(shù)50%的FⅠ蛋白和50%的FⅡ蛋白，F(xiàn)Ⅰ蛋白是唯一可以結晶化的植物源的核酮糖二磷酸縮化酶，在醫(yī)藥、食品、飼料等領域具有巨大潛力。在醫(yī)藥領域，F(xiàn)Ⅰ蛋白是維生素D的有用和有效載體，可以制備煙葉硒蛋白預防肝損傷，防止肝病轉化為癌癥。此外，腎功能不足的人及術后患者，都可以從營養(yǎng)完整均衡、易于消化和無異味的FⅠ蛋白中獲益[41]；在食品領域，煙草蛋白可作為素食者或乳糖不耐癥人群酪蛋白的替代品，還可以直接添加到肉制品、蛋制品和糖果等食品中；在飼料領域，F(xiàn)Ⅱ蛋白的氨基酸相對不是很均衡，但仍有較高的營養(yǎng)價值。FⅡ蛋白可作為優(yōu)質的蛋白飼料或動物營養(yǎng)添加劑。

2.4 煙酸

煙酸，又可稱尼克酸，主要是由煙堿氧化生成，與氨反應能生成煙酰胺。煙酸是最穩(wěn)定的B族維生素，可以參與機體的酸、糖、脂的氧化還原反應[42]。煙酸在醫(yī)藥行業(yè)、畜牧行業(yè)、食品行業(yè)和化工行業(yè)應用廣泛。在醫(yī)藥行業(yè)，煙酸被廣泛用于治療中樞性呼吸衰竭及循環(huán)系統(tǒng)衰竭、動脈硬化、高血脂、冠心病、腦血栓、中風等癥的治療，煙酸及其衍生物還有控制神經(jīng)興奮性的功效并可作麻醉劑使用，此外煙酸制劑可用于各類皮炎和神經(jīng)性障礙的治療。在畜牧行業(yè)，煙酸可作為飼料的添加劑以提高畜禽的抗氧化、抗炎癥能力，促進畜禽生長，改善肉品質，提高畜的泌乳性能，在動物飼料中添加煙酸還可以治療動物乳腺炎、血脂異常等疾病，提高動物的抗病能力[43]。在食品行業(yè)，煙酸被廣泛添加于乳制品、面食和米粉等，可預防人體缺乏煙酸導致的粗皮膚病等的發(fā)生[44]。在化工行業(yè)，煙酸被應用于電鍍光亮添加劑、合成染發(fā)劑染發(fā)等[45]。近年來醫(yī)藥、畜牧、食品和化工等行業(yè)對煙酸及其制品的需求量劇增。與化學合成法制備煙酸相比，用煙梗廢棄資源制取煙酸的生產(chǎn)成本大幅降低，已有研究者通過氧化煙草生物堿制備煙酸，氧化率達95%以上[46]。

2.5 果膠

果膠是煙葉和煙梗等煙草作物細胞壁的重要組成成分，在煙草及其制品中的含量為5%～13%，煙梗中果膠含量較高，為11%～12%[47]。果膠是一種親水膠體，煙草中的果膠可以維持濕潤和韌性，但過高含量的果膠可能會使煙草及其制品吸濕，導致霉變，且會使其燃燒不充分影響吸味品質。同時，果膠在煙草醇化時產(chǎn)生1.5%的乙酸，吸食時產(chǎn)生辛辣味，使人嗆咳、灼燒喉嚨，對吸食健康不利[48]。因此從煙草及其制品中提取果膠可以提升卷煙的品質，且提取出的果膠也具有不菲的商業(yè)價值[49]。提取果膠的方法主要有酸堿提取法、超聲波提取、酶法提取和微波輔助提取[50]。果膠是一種無毒、可降解、具有良好的生物相容性等優(yōu)點的天然多糖，被廣泛用于食品行業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)。在食品行業(yè)中，果膠是被聯(lián)合國糧農組織和中國認證過的食品添加劑，可以作為凝膠劑、乳化劑和穩(wěn)定劑[51]。在醫(yī)藥行業(yè)中，果膠是理想的藥物靶向釋放包衣材料，另外，富含鼠李半乳糖醛酸I型的果膠具有降血糖、抗癌、免疫調節(jié)和細胞遷移抑制等功效[52-53]。

2.6 煙草香料

作為卷煙生產(chǎn)過程中重要的添加劑，煙草香料可以賦予卷煙煙氣特殊的煙氣效果和感官品質。煙草香料根據(jù)來源不同可分為天然或合成煙草香料，天然煙草香料一般是從動植物或煙草材料中提取，合成香料一般是通過化學反應合成的。煙梗中含有散發(fā)煙草香味的天然煙草香料，將其提取出添加到膨脹梗絲、膨脹梗粒、煙草薄片中可以使煙氣更加飽滿、香氣更加濃郁。提取煙草精油的方法主要是超臨界萃取法、超聲輔助溶劑法和水蒸氣蒸餾法[54-56]，所得粗產(chǎn)品為煙草浸膏，經(jīng)純化后即可得到煙草精油。冀唯妮等[57]先采用萃取法制取煙梗浸膏，后采用分子蒸餾法分離提純浸膏得到煙梗精油，在最佳工藝條件下精油得率為10.49%，精油中的香氣成分均大幅提升，其中富集倍數(shù)最高達112倍，與浸膏相比，添加精油的再造煙葉產(chǎn)品的香氣濃度增加，雜氣降低。易聰華等[58]應用超臨界CO2萃取法制取煙梗浸膏，在最佳工藝條件下浸膏的得率為1.70%，該浸膏含有多種煙草的關鍵致香物質。段焰青等[59]使用兩種菌株發(fā)酵煙梗制備得到的煙梗浸膏，萃取濃縮后加入卷煙制品中能明顯掩蓋雜氣和降低刺激性，同時增加了煙草本香，使煙氣更加細膩、飽滿。

3 煙梗中生物質資源的應用

煙梗中含有豐富的纖維素、半纖維素、木質素、果膠、蛋白質等有機成分和礦物元素，但我國對煙梗這種生物質能的利用比重很小。合理開發(fā)利用煙梗的生物質能可以緩解國內資源緊缺的窘境，還可以減小煙梗廢棄物對生態(tài)的破壞。

3.1 微生物培養(yǎng)基

煙梗中含有大量碳水化合物和氮類化學物，可作為微生物培養(yǎng)基孵育微生物以利用微生物的發(fā)酵作用[60]。陳興等[60]在30 ℃用微生物菌株制劑處理梗絲48 h后，梗絲的總糖、還原糖和香氣物質有所上升，果膠和纖維素含量都顯著降低，評吸品質明顯上升。周元清等[61]研究表明采用木質素降解微生物對煙梗纖維素、木質素和總細胞壁物質均有顯著降低作用，其中的木質素的降幅為64.7%～68.4%，煙梗填充值增加35.2%～42.8%，明顯提升煙梗的使用價值。徐世濤等[62]在煙梗上接種微生物，在最佳工藝條件下，煙梗中的果膠、纖維素和木質素含量較未接種微生物的對照組分別下降8.77%，12.78%和33.55%，煙梗的抽吸品質有效提高。陳興等[63]利用復合酶處理梗絲發(fā)現(xiàn)，處理后的梗絲含糖量上升、香氣成分含量增加，有利于提升卷煙的感官質量。生物技術處理煙梗可有效降低煙梗中產(chǎn)生的雜氣或有害物質的成本，改善煙氣質量，并提高煙梗煙氣的香氣成分含量。此外，微生物技術除了可以改善煙梗及其制品的內在品質，還可通過微生物的發(fā)酵作用制取高附加值的生物質資源。尚兵等[64]在廢棄煙梗上接種粘紅酵母CA815，通過固態(tài)發(fā)酵后提取得到微生物油脂；朱大恒等[65]在廢棄煙梗上接種干酪乳桿菌，發(fā)酵后提取得到L-乳酸；馬海昌[66]在廢棄煙梗上接種生香酵母，發(fā)酵后提取得到天然煙草香精；李殿殿等[67]以煙葉渣為主要培養(yǎng)基，加入1%輔料，結果發(fā)現(xiàn)該培養(yǎng)基可以加快平菇出菇，且對環(huán)境無污染，符合國家食用標準，為培育平菇探索出一條新途徑。

3.2 制備活性炭

醋酸纖維自20世紀50年代開始就被用于濾嘴的制造，但當前僅用醋酸纖維制備的濾嘴已不能滿足對減害降焦的訴求。在濾嘴中添加多孔材料來吸附主流煙氣中的有害成分已成為減害降焦的研究熱點，活性炭在降低煙氣中有害成分有顯著效果，是應用最廣泛的一類吸附劑[68]。活性炭是一種比表面積大、孔隙結構多的吸附材料，其良好的理化、機械穩(wěn)定性使其成為最成功的濾嘴添加劑之一。煙梗有大量纖維細胞與導管結構，同時還含有豐富的孔隙結構和纖維氣室，且煙梗纖維中碳含量高，是制備活性炭的理想原料[69]。煙梗制備活性炭不僅能解決伴隨卷煙生產(chǎn)產(chǎn)生的大量煙梗廢棄物的問題，而且還避免焚燒廢棄煙梗所造成的環(huán)境污染。活性炭的制備方法主要有物理活化法、化學活化法和物理化學法。劉恒等[70]以5種不同質量分數(shù)的氯化鋅溶液活化煙梗，均制備出能很好吸附煙氣中有害物質的活性炭，這些活性炭對煙氣中NH3、B(a)P、NNK、HCN、CO、巴豆醛和苯酚最高降低率依次為47%，61%，55%，20%，37%，55%和69%。Guo等[71]將煙梗原料在500 ℃條件下進行預炭化，與氫氧化鉀以1∶4質量比混合，并在700 ℃下處理2 h，所得活性炭的比表面積為1 416 m2/g，對陽離子染料龍膽紫的最大吸附量為926 mg/g。

3.3 制備堆肥

煙梗中含有顯著高于其他農作物秸稈的營養(yǎng)物質和礦物質，可以有效增加土壤的肥力，使農作物增產(chǎn)增收，是重要的有機肥源之一。與來源分散、難以收集的其他作物秸稈相比，煙梗多集中于復烤企業(yè)中，來源豐富、成本低、集中，是復烤企業(yè)地區(qū)有機肥的首選。然而，煙梗中含有的煙堿、尼古丁、茄尼醇等對農作物的生長有害，一般是通過微生物發(fā)酵，以達到降解煙梗所攜帶對農作物有害的物質。有學者探討煙梗作為有機肥在農業(yè)上的應用潛力，并得出肯定結論。王亞麒[72]研究表明，化肥摻配煙梗有機肥比僅用化肥更能改良土壤養(yǎng)分狀況、增強土壤酶活性、加速土壤生化反應速率和土壤的養(yǎng)分循環(huán)，提高花椰菜、辣椒、玉米與楊梅的產(chǎn)量品質。魯賢等[73]研究發(fā)現(xiàn)施用煙梗有機肥的萵筍的產(chǎn)量分別較不施肥和施化肥高20.4%和18.2%，提高每畝萵筍的價值和效益，并大幅降低化肥用量。耿明明等[74]研究發(fā)現(xiàn)，煙梗有機肥可顯著降低煙草花葉病、青枯病、黑脛病及赤星病的發(fā)病率及病情指數(shù)，且煙梗有機肥摻配化肥施肥的效果更優(yōu)于單施煙梗有機肥。

3.4 利用生物質能

生物質可以捕捉和儲存能量，是一種重要的可再生資源，具有碳中性、清潔、綠色可再生等優(yōu)點，繼煤炭、石油和天然氣后成為第四大能源，也是化石能源的重要替代品。生物質能被推薦用作家庭燃沼氣燃料，提供電網(wǎng)電力、熱能和液體、氣體生物燃料。煙梗也同樣是生物質的一種，與需要消耗大量勞動力和成本來收集、運輸?shù)霓r業(yè)秸稈相比，煙梗多集中于復烤廠，收集簡單成本低，是一種潛力巨大的生物質能原料。王曉劍等[75]研究發(fā)現(xiàn)煙梗與木屑復配壓制的生物質燃料的發(fā)熱量雖然較煤炭燃料低，但其他燃燒指標均達到煙葉烘烤的要求，可作為煙葉烘烤的替代能源。飛鴻等[76]對煙梗和煙桿進行控氧燃燒，可分解可燃氣體用于煙葉烘烤。煙梗生物質能的應用技術主要有物理轉換、生物化學轉換和熱化學轉換[77]。物理轉換技術是通過物理方法改變煙梗的物理狀態(tài)，使其更好地釋放儲存的能量，但同時伴隨著較多的焦油釋放量；生物化學轉換技術是通過微生物的生長繁殖，發(fā)酵煙梗制得甲烷、乙醇等可燃氣體或液體；熱化學轉換技術通過熱解將能低能量密度的生物質能轉換為高能量密度的燃料，是實現(xiàn)能量轉化的最有效方式[78]。

4 結語

作為煙草種植大國和生產(chǎn)大國，我國每年產(chǎn)生大量的廢棄煙梗，除少量被制成薄片或膨脹制品摻配到卷煙中外，其余大部分煙梗均未被有效利用，造成資源的嚴重浪費和環(huán)境的破壞。匯總近十幾年煙梗的研究，總結出煙梗的應用方向。一是繼續(xù)深化煙梗在卷煙行業(yè)中減害降焦的作用，通過改善工藝條件獲得高膨脹率、低危害且風味飽滿的煙梗制品；二是從廢棄煙梗中提取高純度的高附加值天然活性成分，這既能減弱廢棄煙梗不當處理對環(huán)境的危害，又能獲得高附加值產(chǎn)品，還能在一定程度上緩解國內相關資源匱乏的困境；三是利用煙梗的高碳、多孔、多纖維的特性，將其制備成多孔材料，一方面可將其加到卷煙煙絲配方或濾嘴中來吸附煙氣中的焦油等有害物質，另一方面也可運用于污水處理凈化等領域；四是將煙梗廢棄物用作微生物的培養(yǎng)基床，一方面可以培育微生物，另一方面可以利用微生物的發(fā)酵作用改善煙梗的感官質量，使其更好地滿足卷煙生產(chǎn)需要；五是將煙梗的生物質能充分發(fā)揮，在煙梗燃燒熱值不高的前提下，將其用在合適的場合，可以緩解國內化石能源短缺狀況。合理開發(fā)、綜合利用，不僅可以使煙草廢次物作為卷煙工業(yè)原料，還可以作為化工、食品以及醫(yī)藥的重要原料。如此，煙草的生產(chǎn)將會產(chǎn)生更大的經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益。