化学脱毛绵羊毛与制革厂石灰污泥协同堆肥：一种废物资源化的创新策略

针对制革工业中化学脱毛绵羊毛和碱性石灰污泥污染难题，研究人员通过120天条垛式堆肥实验，将二者与牛粪、锯末混合处理。结果显示堆体最高温达67.2°C，铬(Cr)、锌(Zn)等重金属含量符合孟加拉国标准，傅里叶红外光谱(FTIR)证实角蛋白(keratin)降解，扫描电镜(SEM)直观展示羊毛转化过程。该研究为制革固废资源化提供了低成本解决方案。

　　

制革工业每年产生大量含硫绵羊毛和强碱性石灰污泥，这些富含胱氨酸(Cys-S-S-Cys)的角蛋白(keratin)废物因交联结构难以降解，传统填埋方式导致重金属污染和土地碱化。孟加拉国贾肖尔地区每年排放4.08×10⁴吨石灰污泥，化学脱毛工艺产生的绵羊毛因含22%胱氨酸和大量二硫键，对蛋白酶和有机溶剂具有极强抗性。现有预处理技术如热化学水解成本高昂，而单纯堆肥难以破坏α-角蛋白的机械强度。

为解决这一难题，库尔纳工程技术大学的研究团队创新性地将制革厂化学脱毛绵羊毛与hair-burning工艺的石灰污泥混合堆肥，利用污泥的强碱性(pH>11)预消化羊毛，结合微生物降解开发出无需化学预处理的废物转化方案。研究通过120天条垛式堆肥实验，设置三种碳氮比(C:N)堆体（各800kg），监测温度、重金属及养分变化，并采用FTIR和SEM表征结构变化。论文发表在《Bioresource Technology Reports》，证实该方法可使堆体温度升至67.2°C，铬(Cr)含量控制在2.03-4.03mg/kg，成功将顽固性角蛋白转化为符合标准的有机肥料。

关键技术包括：1）从孟加拉国贾肖尔制革厂采集hair-burning废水沉淀获取石灰污泥；2）设置三种C:N比（25:1、30:1、35:1）的条垛式堆肥系统；3）使用FTIR分析角蛋白二硫键断裂；4）SEM观察羊毛纤维形态转变；5）重金属检测采用原子吸收光谱法。

温度与稳定性分析
堆体2达到最高温67.2°C，84天后温度稳定表明堆肥成熟。自热能力测试显示材料稳定性良好，证实碱性污泥与微生物协同作用可有效降解角蛋白。

重金属与养分特征
最终堆肥中铬(Cr)、锌(Zn)、铜(Cu)、铁(Fe)含量分别为2.03-4.03、143.41-144.85、11.94-22.89和20.73-21.62mg/kg，铅(Pb)、镍(Ni)、镉(Cd)未检出，符合孟加拉国农用标准。氮(N)、磷(P)、钾(K)释放速率满足植物需求。

结构表征
FTIR光谱显示1620cm^-1处酰胺I带减弱，证实角蛋白主链断裂；SEM图像显示羊毛纤维从完整圆柱体转变为多孔碎片结构，直观验证生物降解效果。

农用价值验证
种子发芽实验显示堆肥组发芽率达92%，成本分析表明其生产成本仅为商业肥料60%，具备田间应用经济性。

该研究首次实现制革厂两种高危废物协同处理，突破传统堆肥对角蛋白材料的降解瓶颈。通过碱性污泥的化学预消化与微生物降解的协同效应，不仅避免昂贵预处理步骤，还将废物转化为高附加值产品。研究为发展中国家制革固废管理提供可推广方案，同时为 keratinous waste 的生物转化机制研究提供新视角。未来可进一步优化堆肥配方以控制锌(Zn)富集问题，并探索堆肥产物对盐碱土壤的改良潜力。