纖維素制取乙二醇技術：為生物質轉化提供新途徑

夏　爽

中科院大連化物所所長張濤研究員所在的研究組與美國特拉華大學教授陳經廣合作完成的研究成果《鎳促進的碳化鎢催化劑催化轉化纖維素制取乙二醇的研究》發表在近期出版的《德國應用化學》雜志上，并被選為該期封面文章。日前，筆者從大連物化所獲悉，此項成果已經申請了多項專利，陳經廣教授的身份為大連化物所的客座教授，知識產權完全為大連化物所所有。

纖維素是自然界中最豐富的生物質資源，它不可食用，其大量使用不會帶來糧食供應方面的負面影響。因此，纖維素的轉化和利用被認為是發展可持續能源的一條有效途徑。然而，纖維素同時也是最難水解的生物質。傳統上采用液體酸、堿或酶的方法首先將纖維素轉化為葡萄糖，然后再將葡萄糖進一步轉化為其他的能源或有機化學品，工藝路線長，且對環境有一定污染。近年來，國際學術界開始嘗試在貴金屬的催化作用下將纖維素一步轉化為六元醇的綠色轉化路線，但由于該反應路線選擇性低，昂貴的貴金屬價格更是大大限制了該路線的工業化應用。

大連化物所研究人員利用碳化鎢在涉氫反應中的類貴金屬性質，首次嘗試將廉價的碳化鎢催化劑應用于纖維素的催化轉化，發現活性炭擔載的碳化鎢催化劑不僅能像貴金屬催化劑一樣，將纖維素全部轉化為多元醇，而且對乙二醇的生成表現出獨特的選擇性，尤其是在少量鎳的促進下，乙二醇的吸收率高達61％。

此項目相關人員還介紹說，鎳促進的碳化鎢催化劑催化轉化纖維素制取乙二醇中所使用的纖維素是商業化的產品，純度很高。而實際原料中，例如農作物秸稈，還含有其他組分，包括木質素、半纖維素等。對于這些多組分原料的利用，此項目研究人員正在積極進行研究。目前這項技術的主要產物還是集中在乙二醇上，乙醇的制備則可能需要不同的催化過程。

乙二醇是生產聚酯、汽車防凍液等最重要的化工原料，現在全球需求量接近2000萬噸，并以每年約5％的速率遞增。傳統上，乙二醇主要通過石油化工路線(乙烯——環氧乙烷——乙二醇)生產。隨著石油資源的日益枯竭，利用可再生資源生產乙二醇將是未來的發展方向。張濤等人的工作為生物質轉化提供了一條新的途徑。

此技術目前的實驗室結果比較良好，項目組研究人員表示，有信心在不遠的將來將反應過程的各項主要技術指標接近或達到產業化的要求。另一方面，與其他任何一個反應過程的工業化過程一樣，這期間還有很多大量的工作去做，很多工程技術上的問題需要解決。這就需要大連化物所與國內外企業界進行通力協作，共同努力，才可能盡快地將這一反應從實驗室推向產業化，實現原創知識向現實生產力的轉變。目前，已經有國際上一些大的跨國公司與此項目進行接觸，探討合作的可能。相關人士表示，“通過合作，一方面能夠發揮大連化物所科研力量雄厚的技術優勢，不斷攻克技術上的難題，為工業化提供根本的保障。另一方面，借助于企業界良好的技術裝備，實現反應過程由小試、中試最后到工業規模試驗，打通工業生產路線。”發揮企業界在原材料、生產工藝、工程技術、客戶網絡、技術推廣等方面的優勢，使這一技術真正成熟并走向應用。