【黑水虻】小黑浪花催生了潮级产业

投资黑水进口来源主要是虫体饲料和昆虫粪便

「你闻到了吗，尝起来怎么样？」中科院分子植物科学优秀创新中心研究员黄永平抓着一只黑水手虫吃湿垃圾后产生的虫子屎，来找的人来闻闻，也很惊讶闻不到味道。

这一幕和三年前黄永平刚接触黑水秋时的情景一模一样。但是当时没有人知道黑水毛虫的“工作原理”。从事昆虫研究的黄永平决定不仅仅停留在惊讶和好奇心上，而是了解到底。随后的两年里，黄容平团队对黑水基因组进行了系统研究，开始了探索黑水幼虫“工作原理”的旅程。

当时位于江苏南京的胜信(江苏)生物环境技术有限公司(以下简称胜信环境)董事长唐斌对刚刚收购的黑水生物转化技术处理食物垃圾的试点项目感到担忧。早期的黑水生物转化湿垃圾技术预处理成本高的企业，养殖方式粗陋不可持续，生产能力得不到保障，对环境的影响得不到有效控制，项目随时面临“休克式死亡”，唐彬总是提心吊胆。

2019年底，偶然的机会，唐斌进入了黄容平团队的实验室，重新看到了希望。当时，黄永平团队正在实验室进行规模化示范实验。

技术方案逐渐成熟

2017年，中国第一个研究黑水的华中农业大学教授刘子宇也是抓到一只黑水毛毛虫的忠粉，让黄永平闻了闻，也闻不到味道。出于好奇心，黄永平和刘子羽、外国学者杰弗里汤姆布林教授迅速组建了公关团队。

作为从事昆虫研究的专家，黄永平对黑水并不陌生。他介绍说，《中国科学报》中，黑水是腐败性昆虫，将家畜排泄物、食物垃圾、农副产品废弃物等有机废弃物转化为食品、蛋白质、脂肪类等，在全世界得到广泛应用。

黑水草一生要经历鸡蛋、毛毛虫、蛹、成虫四个阶段。可以取食、参与有机废弃物处理的阶段主要是幼虫阶段，黑穗病虫转化为有机废弃物后产生的主要产品是虫子粪和幼虫虫体。虫粪可以直接用作有机肥料，收获的幼虫可以加工成动物蛋白饲料添加剂，因此黑水幼虫也被称为“凤凰虫”。

胜信环境养殖黑水也很喜欢它的价值，但对黑水的道理并不清楚。这是黑水养殖户的共同认识盲点。

对此，黄容平组进行了世界上首次黑水田基因测序和基因功能注解研究，建立了CRISPR/Cas9黑水区早期胚胎基因编辑平台，为黑水功能基因组的研究和商业化提供了理论和技术基础。

“目前，已经对黑水乳虫的大小、眼睛和成虫翅膀发育等进行了定向改造，正在利用前期开发的平台开发生长发育速度更快、转换效率更高的品种。”黄永平说。

在此基础上，黄容平团队设计了一个技术方案，可以将含水量为65% ~ 90%的食物垃圾直接喂给黑水毛虫，而无需经过脱水、脱油、均质化等预处理过程。后续的生物转换过程也不需要人工或机器操作。

“经过8~10天的处理，食物垃圾一方面转化为在市场上大受欢迎的忠体饲料，另一方面转化为可以用作有机肥料原料的忠变。”黄永平说。

逐渐地，黄容平团队掌握了适合城市处理系统的黑水垃圾资源化处理过程中的各部分参数和技术条件，如湿垃圾储存条件、幼虫接种量、虫毛孵化技术、适当的转化环境条件等，为该系统的标准化、集约化、模块化奠定了基础。

工艺系统处处体现“精密”

令唐斌忧心的一件事是，回收湿垃圾后，要按照传统方法对回收的垃圾进行离心、分层、脱水、均匀化等预处理。这是成本高的企业的重要原因。另一个难题也随之而来，按照越来越严格的环境要求，预处理后废水排放怎么办？

唐斌面临的难题在黄龙平变得简单了。

黄龙平组首先采用标准化、模块化的箱体，对机械废弃物进行了黑水生物转化。也就是说，每天用一个模块处理30吨湿垃圾，计划建设用住宅共2500平方米。其中黑水转换为恒温工厂1000平方米、钟忠生恒温工厂400平方米、湿垃圾桶储存和垃圾发酵工厂400平方米、产品加工工厂500平方米、仓库200平方米。

正是该团队建设的黑水生物转化湿垃圾技术方案工艺系统，特别包括湿垃圾收集系统、湿垃圾倾倒系统、生物转化系统、产品加工系统、乳酸菌扩张系统、废气处理系统、钟虫繁育系统。

“戴尔系统化、量化了每个流程过程，制定了最合适的参数指标和相关评估指标。”黄永平对《中国科学报》说。

例如，在黑水虫孵化过程中定量定量测定虫苗，与后面接种虫苗和辅助材料过程中的各项条件参数完全一致，同时采用一次性投喂方式，减少操作环节。通过乳酸菌和酵母混合菌液提前1 ~ 30天处理食物垃圾，可以降低食物垃圾的pH值，有效控制食物垃圾储存过程和黑水取食食物垃圾中恶臭气体的排放，黑水幼虫更容易摄取食物垃圾的营养。

黄龙平组针对唐斌担心的湿垃圾预处理后废水排放难题，通过对虫苗数的正确定量，保证食物垃圾处理周期，在辅料中添加正确的定量，控制最终食物垃圾和混合物的含水量，使其更适合黑水收集，避免垃圾中废水的排放。

“这种系统化和标准化过程可以减少利用黑水处理食物垃圾的成本，提高利用黑水转化食物垃圾的效率。”黄永平说，他们

通过这一整体的工艺配套方案，提升黑水虻将餐厨垃圾转化为自身生物质的能力，实现对餐厨垃圾的资源化利用。

据悉，该套技术工艺方案目前已在升申环境落地，并达到了预期效果。

算清投资回报那笔账

成虫交配环节150万元、种虫孵育环节150万元、大型机械环节320万元、自动化环节380万元、基础建设费用500万元，唐斌和黄勇平以建设日均处理30吨湿垃圾的示范试验基地为标准，预估了固定资产投资为1500万元，并结合参数指标与相关评价指标，进行了投资回报评估。

最终，该团队按年处理10950吨湿垃圾计算，估算出营业收入可达1189.9万元，扣除成本，可实现453.8万元营业利润。“预计三年多就能收回投资。”唐斌告诉《中国科学报》。

就营业收入来源而言，其来源主要是黑水虻虫体饲料和昆虫粪便。以虫体饲料为例，原农业部（现为农业农村部）颁布的饲料原料目录明确规定，昆虫粉可作为含油脂蛋白原料纳入饲料原料，主要用于替代鱼粉使用，并且不设生产许可证管理要求。

“黑水虻虫体风干样粗蛋白质高达40%以上，粗脂肪达到15.94，接近于国产鱼粉，跟一级豆粕含量接近。”黄勇平说。因此，黑水虻所生产的昆虫蛋白可作为饲料原料销售。据统计，我国蛋白饲料原料进口量全球第一，对外依赖程度超过70%。由于国际海洋渔业萎缩以及目前复杂的国际形势，鱼粉供应不足，价格不断上升。

黑水虻虫体效用不止于此。抗菌肽、中链脂肪酸广泛存在于黑水虻幼虫中，成为近年来生物医药领域研究热点。“若能在生物医药领域有所突破，将为该技术带来更广阔的市场前景。”

黑水虻预蛹虫壳也是一个宝。黄勇平介绍，预蛹虫壳所含有的大量壳聚糖在医药、食品、化工、化妆品等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者，壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。同时，壳聚糖被作为增稠剂、被膜剂列入国家食品添加剂使用标准。

我国每年湿垃圾约1.6亿吨，畜禽排泄物约38亿吨，再加上工业生产排出的约6000万吨发酵残渣，总数约为40亿吨。“如果利用这些有机废弃物的10%，则能够产生8000万吨鲜虫和1亿吨优质有机肥的原料性产品，再将这些原料进行一次性深加工，总产值达到万亿级不是问题。”黄勇平告诉《中国科学报》。

然而，黄勇平的重点不是放在挣多少钱上。他和合作伙伴希望通过大家的共同努力将让人头痛的各种有机废弃物转化成新的资源。

“与传统的填埋、焚烧、好氧堆肥与厌氧发酵法等相比，利用黑水虻幼虫处理餐厨垃圾具有成本低、转化效率高、无二次污染、资源化程度高等特点。”黄勇平表示，而与蚯蚓、蟑螂、黄粉虫、蝇蛆等低等动物的生物转化媒介相比，黑水虻的优势明显。黑水虻一方面对高盐、高油、水分含量高的环境具有更强的适应力与生物转化效率；另一方面不携带人或动物致病菌，没有生物安全方面的风险。

至于黑水虻为何不携带致病菌、还能降解抗生素，黄勇平团队正联合其他科研院校协同攻关，并致力于黑水虻虫体高附加值产品的研究和产业化。（记者 秦志伟）

来源： 《中国科学报》