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核心提示：天津大學(xué)化工學(xué)院教授李永丹帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“木質(zhì)素一步法高效催化轉(zhuǎn)化工藝”，突破性地將堿木質(zhì)素完全轉(zhuǎn)化成為高附加值的有機(jī)小分子化合物，做到了低成本、高收率、產(chǎn)業(yè)化前景好。該工藝在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)，進(jìn)入到了中試和成果轉(zhuǎn)化階段，能夠做到將“用之困難，棄之污染”的木質(zhì)素變廢為寶。
天津大學(xué)化工學(xué)院教授李永丹帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“木質(zhì)素一步法高效催化轉(zhuǎn)化工藝“，突破性地將堿木質(zhì)素完全轉(zhuǎn)化成為高附加值的有機(jī)小分子化合物，做到了低成本、高收率、產(chǎn)業(yè)化前景好。該工藝在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)，進(jìn)入到了中試和成果轉(zhuǎn)化階段，能夠做到將“用之困難，棄之污染”的木質(zhì)素變廢為寶。相關(guān)成果發(fā)表在世界頂級(jí)綜合類化學(xué)刊物《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上，同時(shí)申請(qǐng)國(guó)際發(fā)明專利1項(xiàng)，國(guó)內(nèi)專利4項(xiàng)。
中國(guó)造紙工業(yè)年度報(bào)告稱，我國(guó)制漿造紙工業(yè)每年要從植物中分離出約3000萬噸纖維素，同時(shí)得到1000萬噸左右的木質(zhì)素副產(chǎn)品。但是，超過95%的木質(zhì)素卻以“黑液”形式直接排入江河或濃縮后燒掉：排入江河污染水源和土壤，濃縮后燃燒熱值低，并產(chǎn)生硫氧化物污染空氣。
木質(zhì)素是一種由苯丙烷結(jié)構(gòu)聚合成的三維大分子復(fù)合材料，由于木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，極難分解為有價(jià)值的亞單位，尤其是要以一種節(jié)約成本的方式?，F(xiàn)有的木質(zhì)素催化煉制過程多是把木質(zhì)素氣化，通過費(fèi)托、甲醇等合成工藝合成液體產(chǎn)物，能耗高、效率低，且產(chǎn)生焦油等廢料，李永丹團(tuán)隊(duì)則利用“一步法高效催化轉(zhuǎn)化工藝”變廢為寶，把木質(zhì)素穩(wěn)定的長(zhǎng)鏈“打斷”，分解成高附加值的有機(jī)小分子化合物。
李永丹團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次采用納米結(jié)構(gòu)的一種價(jià)格便宜的催化劑，在解聚木質(zhì)素過程中，除了產(chǎn)生芳香烴，還產(chǎn)生長(zhǎng)鏈醇類、脂類這些本身制備困難、價(jià)格頗高的小分子化合物，可謂“一舉多得”，且方法簡(jiǎn)便又經(jīng)濟(jì)。
此外，利用“一步法高效催化轉(zhuǎn)化”木質(zhì)素，液體產(chǎn)物總收率高達(dá)1.64g/g木質(zhì)素。這為創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力提供了可能。比如采用山東某紙業(yè)公司的副產(chǎn)木質(zhì)素，1200元/噸的木質(zhì)素經(jīng)過催化轉(zhuǎn)化，液體產(chǎn)物收率達(dá)到1530mg/g木質(zhì)素，總產(chǎn)值高達(dá)51400元/噸木質(zhì)素。
李永丹將木質(zhì)素視作未來利用可再生生物質(zhì)而非石油來做為原料，生產(chǎn)燃料或化學(xué)制品同時(shí)減少環(huán)境影響的“生物煉制”的關(guān)鍵。“若能從木質(zhì)素處創(chuàng)造出價(jià)值，就能夠減輕非可再生能源和環(huán)境的壓力。”李永丹說。