中国热科院研发生物质高效预处理技术

  近日，中国热科院海口实验站联合美国肯塔基大学等单位，研发了一种中性低共熔溶剂（DES）介导的双螺旋挤压生物质预处理技术，具有可连续运行、省时、明显提高预处理生物质固体含量等优点，相关研究结果发表在绿色化学领域国际顶级杂志《Green Chemistry》（IF=9.480）。中国热科院海口实验站为第一完成单位，艾斌凌博士为该论文的第一作者，院级创新团队牵头专家盛占武青年研究员和骨干专家郑丽丽助理研究员参与此项研究工作。

  秸秆等农业废弃物是一种宝贵的生物质资源，以秸秆为原料生产生物燃料和高的附加价值化学品是循环生物经济的关键一环，也是应对可持续发展挑战的重要方法。然而，秸秆生物质组分多样且结构较为复杂，构成了天然的抗降解屏障，制约着秸秆资源的大规模利用。为此，人们研究和开发了一系列的预处理方法和预处理溶剂，用以打破秸秆生物质的抗降解屏障，其中，DES是一种新型绿色溶剂，效果较好，并具有价格低、合成方便以及生物兼容性好等优点。但是，传统以DES为基础的预处理技术，因生物质固体含量低、耗时长等问题严重影响了处理效能，限制了其工业化应用前景。针对以上问题，研发技术团队引入双螺旋挤压方法，开发了一种中性低共熔溶剂介导的双螺旋挤压生物质预处理技术，较传统技术有较大突破：一方面，新技术将传统DES预处理生物质固体含量从10%提高至50%，预处理时间从数小时缩短至数十分钟，并能连续运行，极大地提高了预处理效能；另一方面，新技术预处理生物质的葡萄糖和木糖酶解得率达到85%以上，保持了木质素的基本结构特征，有利于木质素的后续高值化利用。

  该研究成果展示了中性低共熔溶剂（DES）介导的双螺旋挤压生物质预处理技术的工业化应用潜力，既可应用于纤维素乙醇等生物能源生产领域，也可应用于纤维素材料以及木质素基化学品制备领域。

  据悉，《Green Chemistry》是英国皇家化学学会旗下面向绿色化学领域的高影响力期刊，位列中国科学院期刊分区化学1区。该研究依托中国热科院热带农业废弃物利用科学技术创新团队，与美国肯塔基大学（University of Kentucky）石坚（Jian Shi）助理教授团队合作完成。本项研究得到了国家自然科学基金、国家留学基金的支持。

  在农林废弃物秸秆变成生物液体燃料之前，需要将秸秆进行破碎处理，破碎之后的秸秆接着进行蒸汽爆破或酸处理。秸秆粉碎是制作纤维素乙醇生物液体燃料中的一个重要环节。

  面对当前秸秆变乙醇市场对环保、降耗和高效的要求，众安环保结合秸秆特性，自主研发设计了生物质破碎预处理系统，具有产量大、智能维护、协同寻优等优点，助力秸秆回收综合利用！

  众安环保生物质破碎预处理系统由金属链板输送机、粗破碎机、皮带输送机、磁选机等设备组成，该系统集输送、破碎、磁选模块于一体，对多种生物质原料资源化处置。

  输送机将秸秆均匀喂入破碎机，破碎机经过剪切、撕裂、挤压的工作原理将物料进行破碎处置，破碎后的物料经皮带输送机输送至成品料区或转运到下一道处置工序，能够最终靠磁选装置将金属物料选出，可燃物经过压块机制备成生物质替代燃料，整套生产系统能实现密闭输送、负压降尘、清洁生产。

  秸秆将被加工为纤维素乙醇，从环境负担变身为绿色能源，为我国实现碳达峰、碳中和目标贡献力量。