科创中国

行业领域

生物与新医药技术,农、林、牧、渔业,现代农业技术,农业

需求背景

该项目研发了以过氧酸制浆为核心的生物质精炼技术，构建了木质纤维原料全组分精炼平台。平台产物包括纸浆(本色浆、全漂浆或溶解浆)、纳米纤维素、木素产品、功能糖和化工产品等，实现了农业秸秆生物质资源的高值化利用，及传统制浆造纸工业向生物质精炼工业的升级和转型。项目首次创建了基于过氧酸制浆平台上的生物质精炼技术体系，属原始创新。突破的关键技术包括:(1)农林生物质的过氧酸分离技术;(2)连续蒸煮与药品回用技术;(3)本色浆、全漂浆和溶解浆的制备技术;(4)糖组分的提纯纯化技术;(5)木素的回收技术;(6)纤维素和木素基功能材料的制备技术。

需解决的主要技术难题

1、由于农业秸秆产地分散，密度低，运输成本高。堆积过程容易发热甚至燃烧，如何开发高效的收集、储运和预处理技术？以保障生产过程的顺利进行。

2、如何研究和优化秸秆处理工艺，提高处理效率，降低处理成本。

3、如何研究和开发高效、低成本的水解技术和设备，提高水解产物的收率和质量。

4、如何进行水解产物中的杂质处理，如何优化发酵产品质量及用于聚合物的质量？

5、如何研究和开发木质素的高值化利用技术，提高其附加值。

期望实现的主要技术目标

1. 实现对秸秆生物质全组分的充分利用，包括纤维素、半纤维素和木质素等。通过研发高效的生物炼制技术和工艺，提高各组分的转化率和利用率，降低能源消耗和环境污染。

2. 在秸秆生物质全组分的高值化炼制过程中，注重环保和可持续发展。采用清洁生产技术和环保设备，减少废水、废气和废渣等污染物的排放，实现生产过程的绿色化和生态化。

3. 希望通过多学科交叉和技术创新，开发高附加值的产品，如生物质能源、生物基材料、生物化学品等。提升秸秆生物质的经济价值和社会效益，促进农业和生态经济的可持续发展。

4. 希望推动农业秸秆生物质全组分的高值化炼制技术的进步和产业升级。构建完整的生物质炼制产业链，实现秸秆生物质的规模化、产业化和高值化利用。

5.希望将农业秸秆这一废弃资源转化为可再生资源，实现资源的循环利用。再通过高效的生物炼制技术，将秸秆中的有机物质转化为可替代石油等有限资源的生物基产品，减少对传统资源的依赖，缓解能源危机。

6.农业秸秆的过量产生往往给环境带来压力，希望通过高值化炼制技术，实现秸秆的减量化和资源化利用，减轻环境压力，促进农业生态平衡和农村环境的改善。

7. 希望农业秸秆生物质全组分的高值化炼制技术的发展将为农村带来经济发展机遇。通过技术研发和产业化，提高农民收入水平，促进农村经济的繁荣。

需求解析

解析单位：“科创中国”草地修复与可持续发展产业科技服务团（中国地理学会） 解析时间：2023-10-26

邓波

中国农业大学草业科学与技术学院

教授，草地利用与管理

综合评价

技术可行性：现有的生物质炼制技术能够实现农业秸秆的全组分高值化炼制，并确定存在技术瓶颈和挑战。 原料适应性：不同种类、质量和数量的农业秸秆能够被用于生物质炼制，确定存在原料限制或需求。 生产效率：整个生物质炼制过程的效率，包括秸秆的收集、预处理、生物质炼制、产品提取和精制等环节，确定存在改进和优化的空间。 产品多样性：通过生物质炼制技术能够获得多种高价值的化合物，以满足不同领域的需求，并确定产品的市场前景和应用潜力。 环境保护：生物质炼制技术对环境的影响，包括废弃物排放、能源消耗、水资源利用等方面，以确定符合可持续发展的要求。 经济性：生物质炼制技术的经济性，包括投资成本、运行成本、产品市场价格等方面，以确定具有经济效益和竞争力。

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