融盐水合物分离木质纤维素生物质
成果类型:: 新技术
发布时间: 2023-11-14 16:40:49
木质纤维素生物质主要包含半纤维素、纤维素和木质素,可用于制备生物乙醇等清洁能源、各种化工原料及生物基材料,因此,可再生木质纤维素生物质资源的转化和利用已成为可持续发展重大策略。项目针对常规预处理技术存在低温效率低,高温下糖类化合物分解和结焦,同时木质素发生缩合而导致难以解聚利用的制约;采用无机融盐水合物催化解聚木质纤维素为葡萄糖、木糖等单糖产物并高效分离木质素。采用微波预处理玉米秸秆的半纤维素,五碳糖收率为89.63%。再通过融盐水合物溶解纤维素,趁热过滤出木质素;再水解纤维素为低聚糖,低聚糖进一步水解为葡萄糖,葡萄糖的总收率以及木质素的收率分别为81.4%和93.9%。两步法水解后的残渣β-O-4保留效果较好,微波预处理后的桦木木粉和微波预处理的桦木木粉再融盐水解残渣的生物油收率分别为50.02%和42.36%,单酚收率分别为20.69%和18.35% 。
该项目通过采用无机融盐水合物催化解聚木质纤维素,再利用微波预处理和高效分离木质素等新技术,成功解决了常规预处理技术中遇到的低温效率低、高温下糖类化合物分解和结焦以及木质素发生缩合等制约问题。这样一种高效、环保、可持续的木质纤维素生物质转化新技术,可以为生物能源开发和可再生材料制备等领域带来重要的创新。其中,采用微波预处理半纤维素的方法,能够在低温下实现高收率的五碳糖产物,具有高效、节能和环保等优点。而采用无机融盐水合物催化解聚木质纤维素的技术则能够有效分离和利用木质素,从而提高木质素的利用价值和整体收率。项目中采用的两步法水解,不仅能够高效分离木质素和低聚糖,还能够保护β-O-4连接,降低分子间结合的强度,从而为下一步的生物油和单酚产物提取提供了更好的条件。最终,项目实现了对桦木木粉和秸秆等木质纤维素生物质的高效转化和利用,获得了较高的葡萄糖总收率和木质素回收率,同时获得一定量的生物油和单酚产物。这些成果不仅证明了新技术的可靠性和可持续性,也为开发和利用可再生的木质纤维素生物质资源提供了重要的支持。
首先,该成果为生物能源领域提供了新的转化技术。木质纤维素生物质是一种可再生的资源,可用于制备生物乙醇等清洁能源。项目成功利用无机融盐水合物催化解聚木质纤维素,得到高收率的葡萄糖,为生物乙醇的生产提供了可行的途径。这有助于减少对传统化石能源的依赖,推动可持续的能源发展。
其次,该成果在化工原料领域具有重要意义。木质纤维素可以通过工艺转化为各种化工原料,如木糖和低聚糖等。项目采用融盐水合物解聚纤维素,转化为木糖和低聚糖,可以为化工行业提供新的可再生原料。这将有助于减少对化石燃料的使用,降低化工行业的环境影响。
此外,该成果还在生物基材料领域展示了潜力。生物基材料是一种环境友好、可持续发展的替代品,具有广泛的应用前景。木质纤维素作为生物基材料的重要原料,可以用于制造纸浆、纤维板、木塑复合材料等产品。项目的高效分离木质素技术,可以提取出高纯度的木质素,为生物基材料的制备提供了重要的资源支持。
欧阳新平,博士,教授,博士研究生导师。中国化工学会精细化工专业委员会委员,广东省精细化学产品工程研究中心副主任,广东省“千百十”人才第三批培养对象。曾主讲过"金属腐蚀理论"、"金属表面处理"、"表面活性剂应用研究进展"、"精细化学工程与技术"等本科生、研究生课程。主要从事精细化学工程与技术方面的研究,研究内容包括天然可再生资源的开发利用、新型绿色化学建材外加剂的开发与研究工作共主持国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广东省科技攻关项目、广东省国际合作项目及企业合作项目12项,参加国家、部、省、市及企业合作项目15项。在Industrial & Engineering Chemistry Research, Biomacromolecules, cement & Concrete Research, Holzforschung,Colloid & Surface等国内外期刊上发表论文70多篇,其中三大索引收录40多篇,获国家发明专利6项,先后获国家技术发明二等奖1项,中国专利优秀奖1项等。
将植物秸秆或其他农林废弃物制备为葡萄糖等糖类平台化合物,并获得结构保留良好的木质素,其符合国家双碳战略的发展和落实,具有重要的社会意义。经计算:1吨生物质可获得359kg的葡萄糖,142kg的木糖和186kg的木质素,仅糖的收益为359*3.8+142*6=2200元。经济效益明显。
希望该技术咨询能够达到以下目标和要求:
产业化推广:将该项目的研究成果实施到木质纤维素转化和利用的产业中。希望能与相关产业进行合作,解决实际生产中遇到的问题,提高转化效率和产品质量。
技术指导:为相关企业和机构提供技术指导,包括工艺优化、设备选型、流程设计等方面。帮助他们将该技术应用到自身的生产过程中,提高生产效率和降低能耗。
解决技术难题:针对目标产业中的技术难题,提供相应的解决方案和专业建议。通过技术咨询,帮助产业实现技术突破和创新,提升竞争力。
培训和培养人才:提供培训课程和知识传授,培养相关领域的专业人才。通过培训和技术指导,促进人员的专业能力提升,推动行业的发展和创新。
完善商业化模式:与目标合作伙伴一起探索商业化模式,帮助他们推动该技术的商业化,实现成果的市场化。