竹廢棄物的資源化利用研究進展

辜夕容，鄧雪梅，劉穎旎，曾清蘋，吳雪蓮，倪亞蘭，劉雪嬌，武　濤，方鵬毅，王　博，吳沁真（西南大學資源環境學院，重慶400716）

?

竹廢棄物的資源化利用研究進展

辜夕容，鄧雪梅，劉穎旎，曾清蘋，吳雪蓮，倪亞蘭，劉雪嬌，武濤，方鵬毅，王博，吳沁真
（西南大學資源環境學院，重慶400716）

摘要：竹是中國重要森林資源，利用過程中約有60%～70%的廢棄物產生，造成資源的極大浪費。竹廢棄物中約含65%的纖維素類物質、23%的木質素以及其他營養成分或功能性成分，可直接利用、傳統加工利用和工業化利用，主要產物有材料、生物質燃料、竹炭、竹醋液、藥品或保健品、食用菌、肥料、飼料等。今后需加強原料的搜集與預處理、纖維素與木質素等主要成分的充分利用、功能性成分的產品研發、專用設備研發、加工工藝和技術改進、提高產品附加值、精深加工產品研發等方面工作，以利于竹廢棄物資源化利用的產業化，真正實現竹資源的“零”剩余，全面提升竹的價值和功能。

關鍵詞：生物質，工程，環境保護；竹；廢棄物；資源化利用

辜夕容，鄧雪梅，劉穎旎，曾清蘋，吳雪蓮，倪亞蘭，劉雪嬌，武濤，方鵬毅，王博，吳沁真.竹廢棄物的資源化利用研究進展[J].農業工程學報，2016，32（01）：236-242.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.01.033 http://www.tcsae.org Gu Xirong, Deng Xuemei, Liu Yingni, Zeng Qingping, Wu Xuelian, Ni Yalan, Liu Xuejiao, Wu Tao, Fang Pengyi, Wang Bo, Wu Qinzhen.Review on comprehensive utilization of bamboo residues [J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering（Transactions of the CSAE）, 2016, 32（01）: 236-242.（in Chinese with English abstract）doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.01.033 http://www.tcsae.org

E-mail：gxr0956@163.com

0　引言

竹是森林資源之一，在中國素有“第二森林”之美稱。全世界竹類植物約有70多屬1 200多種，主要分布在熱帶及亞熱帶地區，少數竹類分布在溫帶和寒帶。中國竹林面積達到720萬hm2，約占世界總量的30%，種類、面積、蓄積、產量均居世界之首[1]。目前，中國已構建了從資源培育、加工利用到出口貿易各環節較為完善的竹產業體系，使竹產業成為帶動區域經濟發展、增加農民收入、促進生態環境保護的新興產業和生態產業。

竹用途廣泛，常是木材的替代和補充材料，用于建筑、造紙、家具和工藝品制造等，有的竹筍還是膳食材料，可鮮食或加工。然而，在這些產業中，利用的多是竹稈或筍肉部分，竹材利用率始終徘徊在35%～40%左右，就原竹而言，則只利用12%，在生產過程中產生大量低價值廢材[2]；竹筍的利用率也僅在30%左右。而竹枝、竹葉、筍殼以及加工后的下腳料和碎屑等作為廢棄物被隨意丟置于路邊或溝旁，腐爛霉變，或直接掩埋和焚燒；即使利用，方式也比較初級，技術含量低。這不僅造成環境污染，還是對竹資源的極大浪費。如福建省寧化縣治平鄉，人口不足1.5萬，但其鄉鎮竹業加工廠每月都會產生竹屑、竹尾等加工剩余物約100多t，不但占據廠區空間，還得雇工人清理焚燒[3]，不只增加處理成本，還浪費竹資源，污染生態環境。在中國森林資源日益減少的情況下，如何充分有效地利用這些廢棄物，實現資源“零”剩余，已成為竹資源綜合利用的一個緊迫問題。

針對竹資源日益豐富，產量增加，但資源浪費嚴重的現象，從上世紀80年代開始，人們即開展了竹廢棄物的資源化利用研究，包括從竹產區將采伐剩余物作生活燃料的原始、初級利用，到大型竹加工廠將加工剩余物通過混煉、裂解、酶解等高新技術制成各種材料、生物油、糖類等產品的工業化利用。目前，竹廢棄物的資源化利用取得了一些成效，減輕了竹資源的浪費，但也存在著諸如原料利用不充分、加工工藝和技術有待改進、產品質量和附加值有待提升等問題。為盡可能實現竹資源的“零”剩余，增加竹的利用價值，本文擬在弄清竹廢棄物資源組成與組分，并系統總結資源化利用現狀的基礎上，分析其中存在的問題，探討竹廢棄物資源化利用進一步發展的對策。

1　竹廢棄物資源組成與組分

竹在用途上可分為材用竹、筍用竹與筍材兩用竹。材用竹中可利用的主要是竹稈，而筍用竹中可利用的主要是筍肉。在各種傳統制作和工業加工過程中，會產生大量廢棄物，包括材用竹的竹枝、竹葉、竹節、竹青、竹黃，以及切割、造型、打磨過程中產生的大量竹屑、竹粉等廢料，這些廢棄物約占整竹的60%以上[4]；在筍用竹的加工過程中，也只取其幼嫩的筍體，老筍頭、筍殼等剩余物約占70%作為下腳料或“廢料”被丟棄[5]。

竹廢棄物主要由纖維素、半纖維素及木質素組成，此外還含蛋白質、氨基酸、脂肪、糖、礦物質（如鉀、鈉、鈣、鎂、鋅、錳、鐵、銅、硒、硅等）等營養成分，它們的含量因竹種、竹齡、竹部位、采伐季節以及生長環境而異。如毛竹竹材廢料中纖維素質量分數47.50%，半纖維素18.80%，木質素23.72%，灰分1.61%，苯乙醇抽提物9.51%[6]；毛竹竹屑中含纖維素41.27%，木質素23.00%，苯醇抽出物6.05%，灰分1.04%[7]；毛竹筍的筍殼中含粗纖維31.14%，粗蛋白12.17%，粗脂肪0.71%，可溶性糖11.05%，灰分3.54%，而雷竹筍殼中含粗纖維30.41%，粗蛋白16.25%，粗脂肪1.91%，可溶性糖10.03%，灰分1.67%[8]；陳瑞等[9]所測竹屑含纖維素43.54%，半纖維素21.51%，木質素22.54%，可溶性糖0.85%，淀粉2.46%，果膠1.41%。

此外，竹廢棄物還含多種次生代謝產物，包括揮發性成分、多糖、酚類及甾醇類。如筍殼中含苜蓿素、紫杉葉素、黃酮，竹葉中也含黃酮；竹筍中還可分離得到果膠多糖、半纖維多糖、硼多糖復合物等[5]。

2　竹廢棄物的資源化利用

自上世紀80年代初，人們就開始探索竹資源的綜合利用。進入21世紀，竹林面積的迅速擴大加上科技的快速進步，更使竹廢棄物的資源化利用蓬勃發展，以竹主要分布區的浙江、福建、江西尤為突出。目前對竹廢棄物的資源化利用形式主要有直接利用、傳統加工利用和工業化利用3種[10]，而主要產物包括材料、生物質燃料、藥品或保健品、食用菌、肥料、飼料等方面。

2.1材料

在一些大型竹材加工廠中，竹加工廢料仍作建材使用。所用的竹廢料包括蔑黃、竹屑、竹沫、竹枝、竹稍等，歷經粉碎、干燥、涂膠、熱壓等工藝，制成用途頗廣的碎料板、蜂窩板、竹編板、竹碎料水泥板、刨花板等新型人造板[10-12]，Luo等還以汽爆前處理毛竹加工剩余物制取無粘合劑的纖維板[13]。

除直接利用外，部分加工廠還將竹廢棄物與其他材料混合后生產復合材料。竹塑復合材料（bamboo-plastic composites，BPC）即是其中的代表產品。它是以經過預處理改性的竹粉、竹鋸末、竹屑或竹渣等原料，利用高分子化學界面融合原理，與熔融熱塑性樹脂（如聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）、聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）等）按一定比例混合，在助劑的作用下，經過高溫混煉和成型加工而制得的一種多用途的新型復合材料。如汪義華等[14]利用竹子備料的廢棄竹屑與高密度聚乙烯（high-density polyethylene，HDPE）生產出復合材料，閆微麗[15]、趙方等[16]利用竹粉與HDPE為主要原料，通過造粒、模壓工藝制備出BPC；林青[17]以PP為基體，用竹纖維作填充、增強材料，通過添加助劑制成可注塑型復合材料。BPC的拉伸強度、彈性模量和比強度極佳[16]，突破了傳統竹材和塑料應用的局限性，實現了竹材優質、多功能和高附加值利用，在生產上得到廣泛應用[18-19]。

竹廢棄物液化后可用于膠黏劑、泡沫或模塑材料、生物燃料油等領域，制成的產物可作相應替代品，且可明顯降低成本。不同液化劑、催化劑、液化溫度和液化時間下，竹屑的液化產物和液化率明顯不同。如李小科[20]以苯酚作為液化劑，將竹材加工剩余物轉化成具有化學反應活性的小分子基團，液化率達到99.1%，結合酚質量分數62.5%，產物與甲醛等反應生成的膠粘劑耐水性高，性能穩定，完全可成為酚醛樹脂膠粘劑的替代品，且具有價格競爭優勢[19]；盧婷婷等對竹材廢料進行多羥基液化試驗后發現，以硫酸為液化劑（6%）、液固比（液化劑/木材）4.0、150℃條件下，60 min后竹材廢料的液化率可達95%以上[21]；而以聚乙烯乙二醇（PEG 400）和丙三醇為液化劑、濃硫酸作催化劑，150℃下反應1.5 h，液化率可達97%以上[22]，液化產物由多種帶有支鏈結構的聚醚和聚酯多元醇組成，成分復雜，含有大量的羥基官能團，滿足制備中強度硬質聚氨酯泡沫對組分多元醇的要求，可替代工業聚醚多元醇4110，與PAPI（多亞甲基多苯基多異氰酸酯）反應制備聚氨酯泡沫塑料[23]。

竹廢棄物還可用于制取其他可再生材料，如楊幗靜等[24]、Sun等[25]以竹材加工剩余物為原材料，通過硫酸酸解法成功制備出一種高效增強填料－竹納米纖維素晶體（竹CNC）；Praneetha等[26]用快速微波法從竹廢棄物中提取并制得3維納米多孔硅。

2.2生物質燃料

竹廢棄物不僅可直接用作竹產區的農用燃料，還是工業上的優質潔凈燃料[27]。曾憲陽等測定發現，竹的含氮量低于0.60%，含硫量低于0.05%，灰分比例低于1%，低位熱值大于14 MJ/kg，燃燒過程基本不產生SO2，灰塵排放也相當低，環保而節能，且價格還不到燃油的1/5，是一種非常潔凈的燃料[4]。竹廢棄物體積大，占地面積多，為便于產品的儲存、運輸、使用、清潔環保并提高燃燒效率，人們對竹廢棄物的裂解、液化、氣化和燃燒等轉化生產工藝進行了研究[28]，部分已實現產業化和規模化[29-30]。由竹廢棄物制成的生物質燃料主要有3種形式：一是固態的生物質固體燃料，二是液態的裂解生物油，三是氣態的熱解汽化燃氣。

將粉碎到一定程度的生物質原料在適當的壓強、溫度，或不加熱不加黏結劑情況下，可壓縮成棒狀、塊狀、粒狀等有一定密實度的成型生物質固體燃料[30]。近年來，這種技術在農作物秸稈、木材加工剩余物、有機垃圾及有機廢棄物等的資源化上得到廣泛應用。劉志佳等[31]以毛竹為原料，利用木材粉碎機制備竹材顆粒，經常溫滾壓式生物質顆粒燃料成型機制備出竹材顆粒燃料，其所有性能均能滿足美國顆粒燃料協會標準《民用/商用生物質顆粒燃料》的要求，燃燒熱值也能滿足德國標準《木質顆粒燃料》中規定的關于商業用生物質顆粒燃料的最低要求。

竹剩余物可經熱裂解轉化為生物油。經過脫水、半纖維素裂解、纖維素和木質素裂解、剩余物裂解4步，竹剩余物即可熱裂解成生物油、生物炭和不凝氣體[32-33]。熱裂解條件不同，熱裂解產物及其得率有異。如在裂解功率800 W、裂解溫度492℃、焦炭用量4.2%、裂解時間13min的條件下，微波裂解竹廢料后的生物油得率是52.80%[2]；而500℃的實驗室慢速熱裂解時的生物油得率僅為36.57%[33]。

有些條件下的竹剩余物液化產物中含有大量生物油。如在120℃、甘油∶甲醇∶竹屑質量比為8∶0∶2、300 W下微波7 min的液化產物中主要是甘油及其衍生物，以及糖類降解物[34-35]；而在常壓下，以PEG 400和乙烯催化硫酸液化麻竹筍殼，液固比6∶1、150℃、催化劑4%時反應80 min的液化產物以多元醇為主[36]；Xie等用微波液化竹剩余物后，也獲得大量的多元醇[23]。

竹材廢棄物在氣化爐內缺氧條件下進行氣化裂解，可獲得氣化燃氣，用于氣化爐出口處直接燃燒，是一種較好的竹材廢棄物代油燃燒方式[4]。

2.3竹炭、竹醋液

竹炭是竹材經高溫炭化后得到的固體產物，按原料來源可分為原竹炭和竹屑棒炭。竹醋液是竹材炭化時所得到的價值可觀的液體產物，主要用于凈化。竹廢料熱裂解后的產物即有竹炭和竹醋液，其中竹炭的得率基本在20%以上[2]，而竹醋液得率可達到31.3%[37]。經無機試劑催化后，竹炭表面結構中部分含氧/氮基團增加，吸附活性增強或擴大，對有機物、無機物的吸附選擇性改變，可使竹炭產品的吸附指標超過國家一級品的標準。

2.4藥品或保健品

膳食纖維被稱為“第七大營養元素”，對人體腸道功能有良好的調節作用，有利于肌體健康。選擇膳食纖維原料時，要求來源豐富，消費者可接受，并且須具有平衡的可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維比例，以及是否含相關生理活性物質，如多酚、黃酮、胡蘿卜素等。毛竹筍等筍殼中，總膳食纖維比例為58.24%～79.15%，以不溶性膳食纖維為主，顯著高于常見膳食纖維原料，持水力、膨脹力、抗氧化能力等都較高[8]，說明竹筍的加工廢棄物是一類較好的膳食纖維補充來源。并且福建建甌也以竹筍加工廢棄的筍頭、筍殼為原料開發出竹膳食纖維[38]。

低聚木糖通常是指由2～7個木糖分子通過β，1-4糖苷鍵連接而成的聚木糖，是一種良好的功能性低聚糖，被廣泛應用于食品、醫療保健等領域。竹材廢棄物的聚戊糖含量相當豐富，過去的竹材工業化對聚戊糖難以利用。而目前工藝則可提取利用竹廢棄物中的糖類，如用堿性過氧化氫機械預處理竹屑，用PFI磨漿機5000r/min下對物料進行破碎預處理，之后以木聚糖酶10%、料液比1∶20 g/mL、水解時間8 h后即可得到12.11%的糖[39]；而26%堿量、24%硫化度、160℃、70 min蒸煮的硫酸法制漿預處理可以除掉約95%的木質素，預處理后的產品可酶解糖化得到79%葡聚糖、77%木聚糖[40]。

此外，從竹廢棄物中還可提取黃酮[41]、氨基酸、功能多肽、抗真菌蛋白、竹筍甾醇[37]、可溶性硅[42]、天然食品防腐劑、天然食用色素、竹花酒[10]等藥品或保健品。

2.5食用菌

食用菌營養豐富，是倍受人們喜愛的美味佳肴。目前被廣泛使用的棉籽殼等原材料價格上漲，造成食用菌栽培成本增加，需因地制宜地選擇代料[43]。竹產區面積大，天然的生態環境可作栽培場地[10]，而且竹林廢棄物也是極好的栽培原料，目前已有大量使用竹廢棄物作代料栽培食用菌的成功案例，生產的食用菌有竹蓀、香菇、木耳、金針菇、靈芝、平菇等。如浙江安吉以竹屑50%、竹葉15%、木屑35%種植竹蓀，每年每公頃毛竹林增收12萬元[44]；而福建的傅基豐則用竹子加工后的下腳料竹屑、竹沫等為主要原料種植出平菇、香菇、茶樹菇、杏孢菇、木耳等，食用菌的產量、品質等都比以木屑為原料栽培出來的高，出菇提前[45]；劉葉高以毛竹屑41%、棉籽殼35%、麩皮22.5%、輕質碳酸鈣1.5%栽培的杏鮑菇營養成分豐富，子實體朵形、菌蓋色澤與木屑栽培料的無明顯差異，但口感更清脆、帶有清淡竹香風味[46]；毛竹屑作原料栽培香菇的投入產出比達到1∶4.33[3]；福建省寧化縣治平鄉菇農利用竹制品加工的下腳料半覆土栽培反季節香菇，出菇散生，菇質致密脆嫩，口感較好，產量與雜木屑栽培相當[47]；王超等以竹粉、楊梅酒渣（質量比1∶1）為基質培養出靈芝[48]；呂玉奎等以70%麻竹筍剩余物生產雙孢蘑菇，年平均產值17.1萬元/hm2；以麻竹葉、竹枝粉碎料、麻竹屑為主料林下種植竹蓀，示范區竹蓀產量平均達到750 kg/hm2[49]。雖然他們使用的竹廢料種類、原料配比、栽培的菌種以及產品質量等各不相同，但總體而言，都降低了生產成本，提高了產品質量和產量。2.6肥料與飼料

竹林廢棄物在林下經長期的自然發酵，是一種良好的有機肥。添加纖維分解菌為主的微生物發酵菌劑并堆置發酵后，可開發成筍殼有機肥產品和有機無機復混肥產品，經農戶施用，效果顯著[8]；而且以竹廢棄物為主料栽培食用菌后的菌棒也可作有機肥料，進行循環使用[45]，可提高麻竹林的產筍量30%～50%[49]。

經過高溫蒸煮處理的竹筍加工剩余物易腐敗變質，可以青貯的方式保存。在粉碎并適當陰干后，將乳酸菌、木聚糖酶等添加進毛竹筍加工剩余物，厭氧發酵90 d，筍殼的結晶度和熱穩定性提高，筍殼呈亮黃色，散發酸香味，質地松軟，無粘手現象，保存效果較好[8]。而呂玉奎等[49]在麻竹筍加工剩余物中添加5%統糠、3%玉米粉、0.5%甲酸青貯，并在此基礎上加0.5%尿素氨化，可使青貯料、氨化料的貯存期達到1周以上，解決了麻竹筍廢棄物易腐難存的難題。青貯或氨化后飼料的適口性得以改善，可作為肉牛或奶牛的日糧青粗飼料。

此外，還可在竹材中摻以20%～30%的加工廢料如竹屑、竹枝等，通過間隙蒸煮的方式，生產出化學竹漿，竹籜等也可制成籜漿做卷煙紙[50]。

3　竹廢棄物資源化利用存在的問題與建議

目前國內外對竹廢棄物的資源化利用研究已取得較大進展，有的技術已逐漸轉化到生產中，為竹資源的綜合利用提供了技術保障。然而，要將這些技術產業化，實現資源的“零”剩余，全面提升竹的價值和功能，仍有部分問題亟待解決：

1）原料的搜集與預處理。竹的廢棄物不僅包括竹稈加工剩余物如竹屑、竹沫、竹節、竹青、竹黃以及竹筍加工剩余物如筍殼、老筍頭等，還包括竹稍、竹枝、竹葉、竹篼等采伐剩余物，這部分約占整竹的40%（質量分數）。目前所利用的廢棄物絕大多數是加工剩余物如竹屑和筍殼，而對采伐剩余物則多未利用。竹產區內采伐剩余物分散、不易收集，加上體積大、貯存不易、破碎或粉碎困難等，是造成其難以利用的主要原因。因此，在竹廢棄物的利用上，還需注意采伐剩余物的破碎技術、破碎機械方面研究，以便原料預處理，減小貯運和加工壓力；同時，出臺鼓勵竹農搜集采伐剩余物的優惠政策，盡量實現資源的“零”剩余；

2）原料主要成分的充分利用和功能性成分的產品研發。竹廢棄物的主要成分是纖維素、半纖維素和木質素，它們占全竹的質量分數共90%左右，此外還包含蛋白質、脂肪、氨基酸、糖、礦物質以及醇、酯、酮等功能性成分。目前除人造板等材料以及生物質燃料的固體燃料方面對原料各成分利用較充分外，其他途徑仍會產生大量剩余物。如在開發生物質燃油上，通過裂解獲得的生物油高時為52.8%[2]，僅利用了纖維素類物質的50%～80%；對約占23%的木質素的利用則更少，多數以去除木質素為主；筍殼廢棄物中粗蛋白質量分數為12%～16%，目前多見于飼料、肥料等粗加工利用，精深加工或高檔產品極少見；在礦物質、氨基酸及其他功能性成分的利用上，雖有少部分產品出現，但基本上還未被消費者接受，更難以形成產業化。對此，還需加強原材料主要成分的利用技術研究和功能性成分的產品研發，盡量達到物盡其用、產品適銷的目的。

3）研發專用設備，改進工藝和技術。竹廢棄物形狀各異，如采伐剩余物分散且體積較大，而加工剩余物多片狀、塊狀或屑狀，它們質地堅實、纖維粗硬，現有的切片機、破碎機等機械難以適當處理；竹料與其他材料高溫混煉、成型加工，生物質固體燃料的擠壓成型，以及液化、裂解、發酵等所用的機械能耗高、主要部件壽命短、機械故障率高，且所使用的設備多為進口，自主研發的較少。因此，需加強專用設備的自主研發，解決關鍵部件磨損過快問題，增加機械的使用壽命，降低能耗和成本。

竹廢棄物的主要成分是纖維素、半纖維素和木質素，這些成分決定了其具有不同于塑料或木料的加工特性。如生產竹塑復合材料（bamboo-plastic composites）BPC時，存在纖維素易熱降解、纖維與熱塑性塑料的界面相容性差、纖維在基體樹脂中的不易分散性、流動性能差等問題，影響到BPC的拉伸性能、流變性能和力學性能；膠黏劑生產、人造板制造等需添加甲醛，涉及到甲醛釋放量超標、危害人類健康等問題；開發生物油時所使用的儀器設備、裂解方法、生產方法等都會影響到生物油的得率，目前生物油得率高時是52.8%，僅利用了纖維素類物質的50%～80%，而且所得生物油存在酸度高、腐蝕性強、穩定性差等缺點。因此，在利用竹廢棄物時，還需依據原料的自身特點，改進工藝和技術，以降低能耗和生產成本，提高產品得率和品質。

4）提高產品附加值，研發精深產品。雖然近幾年開發的新產品較多，但大部分加工企業仍然以生產低附加值或低技術含量的傳統產品或半成品為主，而且有些產品尚處于實驗室階段，還未投入生產，導致竹廢棄物的精深加工產品種類、數量都較少，產品附加值不高。如竹廢棄物液化后有醇、醚、甘油、糖等產物，雖可用于燃料、膠黏劑、泡沫或模塑材料等，但目前多只是將其液化，少見進一步的精深加工產品；生物油中含有的酸、醛、酮、酚等化合物會影響其品質，使其不能成為高品質燃油，可研究生物油的改性工藝并提取回收這些化合物，開發出高檔生物燃油和高價值的化學附產品。

4　結論

竹是我國的重要森林資源，種類、面積、蓄積量、產量均居世界之首。利用竹的過程中會產生60%～70%的廢棄物，造成竹資源的極大浪費。竹廢棄物的主要成分是65%左右的纖維素類物質、23%左右的木質素以及其他營養成分或功能性成分，可直接利用、傳統加工利用和工業化利用，產物主要有：1）新型人造板、竹塑復合材料、膠粘劑、泡沫、模塑材料、竹納米纖維素晶體、3維納米多孔硅等材料類；2）竹材顆粒燃料、生物油、氣化燃氣等生物質燃料類；3）竹炭、竹醋液；4）膳食纖維、低聚木糖、黃酮、氨基酸、功能多肽、抗真菌蛋白、竹筍甾醇、可溶性硅、天然食品防腐劑、天然食用色素、竹花酒等藥品或保健品類；5）作代料栽培竹蓀、香菇、木耳、金針菇、靈芝、平菇等食用菌類；6）肥料與飼料。

今后需加強原料的搜集與預處理，纖維素、木質素等主要成分的充分利用，功能性成分的產品研發，專用設備研發、加工工藝和技術改進，產品附加值提高，精深加工產品研發等方面工作，以利于竹廢棄物資源化利用的產業化，真正實現竹資源的“零”剩余，全面提升竹的價值和功能。

[參考文獻]

[1]吳協保，吳健，但新球，等.竹類資源在我國石漠化防治中的應用研究[J].世界林業研究，2015-03-05.Wu Xiebao, Wu Jian, Dan Xinqiu, et al.Application research of bamboo resources on rocky desertification control in China[J].World Forestry Research, 2015-03-05.（in Chinese with English abstract）

[2]羅愛香.竹廢料微波裂解及其產物性質的研究[D].南昌:南昌大學，2007.Luo Aixiang.Study on Microwave Pyrolysis of Bamboo Residues and Properties of its Products[D].Nanchang: Nanchang Univer sity, 2007.（in Chinese with English abstract）

[3]劉艷，羅森發，張國柱，等.寧化縣治平鄉生態農業—竹屑香菇產業發展的SWOT分析[J].經濟研究導刊，2010，（36）：39-40.

[4]曾憲陽，孫公鋼，凌忠錢，等.竹材廢棄物作為工業鍋爐燃料的研究[J].中國計量學院學報，2009，20（2）：144-148.Zeng Xianyang, Sun Gonggang, Lin Zhongqian, et al.Research on the bamboo waste as an industrial boiler fuel[J].Journal of China University of Metrology, 2009, 20（2）: 144-148.（in Chinese with English abstract）

[5]黃偉素，陸柏益.竹筍深加工利用技術現狀及發展趨勢[J].林業科學，2008，44（8）：118-123.Huang Weisu, Lu Baiyi.Advances in deep-processing technology of bamboo shoots[J].Scientia Silvae Sinicae, 2008, 44（8）：118-123.（in Chinese with English abstract）

[6]羅愛香，劉玉環，萬益琴，等.竹廢料微波裂解的實驗研究[C].第二屆中國資源生物技術與糖工程學術研討會論文集，中國威海，2007，07：15-18.Luo Aixiang, Liu Yuhuan, Wan Yiqin, et al.Experimental study on the microwave pyrolysis of bamboo residues[C].Weihai: The 2nd National Symposium on Resources and Biotechnology and Sugar Engineering, 2007, 07：15-18.（in Chinese with English abstract）

[7]周建鐘，徐光輝.竹屑成分測定及其精度分析[J].實驗室研究與探索，2004，23（1）: 25-27.Zhou Jianzhong, Xu Guanghui.Measurement of the constituent of bamboo powder and its presision analysis[J].Research and Exploration in Laboratory, 2004, 23（1）: 25-27.（in Chinese with English abstract）

[8]賈燕芳.竹筍加工廢棄物中纖維再生利用研究及產業鏈設計[D].杭州:浙江大學，2011.Jia Yanfang.Research on the Utilization of Fibers from Bamboo Shoots Processing and Recycling Industry Chain Design[D].Hangzhou: Zhejiang University, 2011.（in Chinese with English abstract）

[9]陳瑞，朱圣東，楊武，等.竹子化學成分的測定[J].武漢工程大學學報，2013，35（2）: 57-59.Chen Rui, Zhu Shengdong, Yang Wu, et al.Analysis of chemical components of bamboo [J].J.Wuhan Inst Tech, 2013, 35（2）: 57-59.（in Chinese with English abstract）

[10]王曉明，王建和.我國竹資源綜合開發利用的現狀分析[J].浙江林學院學報，1993，10（1）：86-92.Wang Xiaoming, Wang Jianhe.Status analysis of comprehensive developing and utilization of bamboo resources in recent years in China[J].Journal of Zhejiang Forestry College, 1993, 10（1）: 86-92.（in Chinese with English abstract）

[11]周文華，薛孔寬.淺析竹材及竹建筑[C].第二屆生態環境建材與綠色建筑選材論壇，北京：2007年5月10日：48－51．

[12] Valarelli I D, Battistelle R A G, Bueno M A P, et al.Physical and mechanical properties of particleboard bamboo waste bonded with urea formaldehyde and castor oil based adhesive [J].Materia-rio de Janeiro, 2014, 19: 1-6.

[13] Luo H, Yue L, Wang N W, et al.Manufacture of binderless fiberboard made from bamboo processing residues by steam explosion pretreatment[J].Wood Research, 2014, 59: 861-869.

[14]汪義華，楊軍.用竹子制漿備料廢棄物生產竹塑復合材料[J].中國造紙，2013，32（9）：67-70.Wang Yihua, Yang Jun.Production of bamboo-plastic products from bamboo residues[J].China Pulp & Paper, 2013, 32（9）: 67-70.（in Chinese with English abstract）

[15]閆微麗.竹塑復合材料制備及其性能研究[D].南京：南京林業大學，2008.Yan Weili.The Study on the Preparation Technology and Capability of Bamboo-plastic Compsites [D].Nanjing: Nanjing Forestry University, 2008.（in Chinese with English abstract）

[16]趙方，程海濤，張雙保.竹塑復合材料的制備工藝及其性能研究[J].林產工業，2013，（5）：21-25.Zhao Fang, Cheng Haitao, Zhang Shuangbao.Study on the preparation technology and properties of bamboo plastic composites[J].China Forest Products Industry, 2013,（5）：21-25.（in Chinese with English abstract）

[17]林青.竹塑復合材料的制備與性能研究[D].南京：南京理工大學，2013.Lin Qing.The Study on the Preparation Technology and Capability of Bamboo-plastic Compsites[D].Nanjing: Nanjing University of Science and Technology, 2013.（in Chinese with English abstract）

[18]王玉琴.唐道遠：把竹屑變成金礦[J].綠色視野，2012，（06）：31-34.Wang Yuqin.Master Tang Daoyuan: Turn the bamboo shavings into gold mine[J].Green vision, 2012,（06）: 31-34.（in Chinese with English abstract）

[19]賀磊，王玉，王小東，等.竹材加工企業廢棄物綜合治理技術研究初探[J].江西林業科技，2014，42（3）：56-58.He Lei, Wang Yu, Wang Xiaodong, et al.Study on comprehensive governmance technologies of bamboo processing enterprise’s waste [J].Jiangxi Forestry Science and Technology, 2014, 42（3）: 56-58.（in Chinese with English abstract）

[20]李小科.竹材加工剩余物酚化及其膠粘劑制造技術[D].南京：南京林業大學，2006.Li Xiaoke.Bamboo Residue Liquefied and a Manufacturing Technique of Glue[D].Nanjing: Nanjing Forestry University, 2006.（in Chinese with English abstract）

[21]盧婷婷，房桂干，卓治非.酸催化竹材廢料多羥基醇液化特性研究[J].化工中間體，2013，（6）：32-37.Lu Tingting,Fang Guigan,Zhuo Zhifei.Studyonpropertiesof acid catalyzed polyhydric alcohol liquefaction of bamboo wastes[J].Chemical Intermediate,2013,（6）:32-37.（in Chinese with English abstract）

[22]盧婷婷.竹材制漿備料廢棄物液化及產物制備聚氨酯阻燃保溫材料研究[J].生物質化學工程，2015，49（1）：60-61.Lu Tingting.Liquefaction of bamboo processing residues and preparation of flame-retardant and heat-insulation polyurethane foam[J].Biomass Chemical Engineering, 2015, 49（1）: 60-61.（in Chinese with English abstract）

[23] Xie J L, Qi J Q, Hse C Y, et al.Effect of lignin derivatives in the bio-polyols from microwave liquefied bamboo on the properties of polyurethane foams[J].Bioresources, 2014, 9: 578-588.

[24]楊幗靜，陳宇飛，吳強，等.竹材剩余物納米纖維素晶體的制備及性能表征[J].纖維素科學與技術，2013，21（4）：63-68.Yang Guojing, Chen Yufei, Wu Qiang, et al.Preparation and characterization of cellulose nano-crystals extracted from bamboo residual[J].Journal of Cellulose Science and Technology, 2013, 21（4）: 63-68.（in Chinese with English abstract）

[25] Sun S L, Wen J L, Ma M G, et al.Enhanced enzymatic digestibility of bamboo by a combined system of multiple steam explosion and alkaline treatments[J].Applied Energy, 2014, 12: 519-526.

[26] Praneetha S, Murugan A V.Development of sustainable rapid microwave assisted process for extracting nanoporous Si from earth abundant agricultural residues and their carbon-based nanohybrids for lithium energy storage[J].Acs Sustainable Chemistry & Engineering, 2015, 3（2）: 224-236.

[27] Scurlock J M O, Dayton D C, Hames B.Bamboo: an overlooked biomass resource[J].Biomass and Bioenergy, 2000, 19（4）: 229-244.

[28]楊敏，宋曉銳，鄧鵬飛，等.生物質的裂解及液化[J].林產化學與工業，2000，20（4）：77-82.Yang Min, Song Xiaorui, Deng Pengfei, et al.Pyrolysis and liquefaction of biomass[J].Chemical and Industry of Forest Products, 2000, 20（4）: 77-82.（in Chinese with English abstract）

[29]簡相坤，劉石彩.生物質固體成型燃料研究現狀及發展前景[J].生物質化學工程，2013，47（2）：54-58.Jian Xiangkun, Liu Shicai.Research status and development prospect of densified biofuel [J].Biomass Chemical Engineering, 2013, 47（2）: 54-58.（in Chinese with English abstract）

[30]楊曉夢，劉志佳，費本華，等.竹材顆粒燃料的經濟效益分析[J].可再生能源，2013，31（11）：121-125.Yang Xiaomeng, Liu Zhijia, Fei Benhua, et al.Economic benefit analysis of bamboo pellet fuel[J].Renewable Energy Resources, 2013, 31（11）: 121-125.（in Chinese with English abstract）

[31]劉志佳，江澤慧，費本華，等.竹材顆粒燃料－中國具有商業開發潛力的生物質固體燃料[J].林業科學，2012（10）：140-144.Liu Zhijia, Jiang Zehui, Fei Benhua, et al.Bamboo pellets: a potential and commercial pellets in china[J].Scientia Silvae Sinicae, 2012（10）: 140-144.（in Chinese with English abstract）

[32] Zhang Z F, Huang K, Ye Y J, et al.Pyrolysis characteristics and kinetics analysis of moso bamboo[J].Materiale Plastice, 2015, 52（1）: 122-124.

[33] Chen D Y, Liu D, Zhang H R, et al.Bamboo pyrolysis using TGFTIR and a lab-scale reactor: Analysis of pyrolysis behavior, product properties, and carbon and energy yields[J].Fuel, 2015, 148: 79-86.

[34] Xie J L, Qi J Q, Hse C Y, et al.Optimization for microwaveassisted direct liquefaction of bamboo residue in glycerol/ methanol mixtures[J].Journal of Forestry Research, 2015, 26（1）: 261-265.

[35] Xie J L, Hse C Y, Shupe T F.et al.Liquefaction behaviors of bamboo residues in a glycerol-based solvent using microwave energy [J].Journal of Applied Polymer Science, 2014, 131（9）.

[36] Ye L Y, Zhang J M, Zhao J, et al.Liquefaction of bamboo shoot shell for the production of polyols[J].Bioresource Technology, 2014, 153: 147-153.

[37]劉志坤.竹材加工剩余物綜合利用研究（一）[J].竹子研究匯刊，2003，22（1）: 56-59.Liu Zhikun.Study on the comprehensive utilization of the leftover of bamboo timber processing（I）[J].Journal of Bamboo Research, 2003, 22（1）: 56-59.（in Chinese with English abstract）

[38]王越，胡玎.中國竹子之鄉發展特色[J].園林，2011，（1）：34-37.

[39]葉利培，房桂干，沈葵忠，等.木聚糖酶水解竹材廢棄物抽取低聚木糖工藝條件的優化[J].食品工業科技，2013，22（34）：141-144，148.Ye Lipei, Fang Guigan, Shen Kuizhong, et al.Optimization of xylo-oligosaccharides production by xylanase hydrolysis with bamboo wastes in processing[J].Science and Technology of Food Industry, 2013, 22（34）: 141-144, 148.（in Chinese with English abstract）

[40] Huang C X, Chu Q L, Xie Y H, et al.Effect of kraft pulping pretreatmentonthechemicalcomposition,enzymaticdigestibility, and sugar release of moso bamboo residues[J].Bioresources, 2015, 10（1）: 240-245.

[41]杜玉梅，陶文亮，胡勇.竹屑黃酮的工藝初探[J].貴州化工，2011，36（6）：4-6.Du Yumei, Tao Wenliang, Hu Yong.Study on extraction process offlavonoidsfrombamboosawdust[J].Guizhou Chemical Industry, 2011, 36（6）: 4-6.（in Chinese with English abstract）

[42]杜孟浩，王敬文，張金萍，等.竹可溶性硅抽取和生物利用的研究[C].成都：第九屆中國林業青年學術年會論文摘要集（第5分會場），2010-07-31，207.

[43]鐘以舉，盧成英.武陵山區代料栽培食用菌的優勢與建議[J].中國林副特產，2002，（1）: 27-29.

[44]安吉農民竹屑種竹蓀[N/OL].農家報，2013-05-03.http://qzrb.qz828.com/njb/html/2013-05/03/content_57594.htm.

[45]傅基豐：竹屑種菇亦香甜[N/OL].閩西日報，2011-04-15.http: //www.mxrb.cn/szb/html/2011-04-15/content_12847.htm.

[46]劉葉高.毛竹屑栽培杏鮑菇試驗[J].食用菌，2008，（3）：35-36.

[47]吳中聲.竹屑半覆土栽培香菇技術[J].中國食用菌，2000，19 （2）：26-27.

[48]王超，許文靜，余學軍，等.靈芝發酵竹粉基質產菌質多糖的條件優化[J].中國食品學報，2014，14（3）：94-99.Wang Chao, Xu Wenjing, Yu Xuejun, et al.The optimization condition of fungal substance polysaccharides in the medium of bamboo powder fermented with Ganoderma Lucidum[J].Jounal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2014, 14 （3）：94-99.（in Chinese with English abstract）

[49]呂玉奎，王玲，呂玉素，等.麻竹廢棄物循環利用關鍵技術研究[J].世界竹藤通訊，2015，13（1）：1-5.Lv Yukui, Wang Ling, Lv Yusu, et al.Key technologies for residues recycling of Dendrocalamus latiflorus munro[J].World Bamboo and Rattan, 2015, 13（1）: 1-5.（in Chinese with English abstract）

[50]周曉川.木屑、竹屑及竹枝的綜合利用[J].紙和造紙，2012，31 （3）：6-7.

Review on comprehensive utilization of bamboo residues

Gu Xirong, Deng Xuemei, Liu Yingni, Zeng Qingping, Wu Xuelian, Ni Yalan, Liu Xuejiao, Wu Tao, Fang Pengyi, Wang Bo, Wu Qinzhen
（College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400716, China）

Abstract:Bamboo, which is called“the second forest”, is one kind of the major forest resources.China ranks first in terms of bamboo species, planting areas, growing forest stock, and bamboo harvests in the world.During the process of bamboo utilization, 60%～70% of bamboo harvests were removed as residues which included bamboo branches, leaves, shoot apex, joint, skin, tabaxir, sawdust and shoot shell.In order to make full use of bamboo resources and explore new products, many studies on comprehensive utilization of bamboo residues were carried out since 1980.In order to utilize bamboo residues more efficiently, further studies on new technologies of processing bamboo residues are needed and summarized as follows: 1）Gathering and rough handling on raw materials.For example, preferential policies, crushing technologies and crushing machinery on bamboo raw materials are needed to encourage farmers to gather harvested or processed bamboo residues.2）Making full use of the major ingredients of bamboo and developing new products on functional components.We should exploit more products from cellulose, hemicelluloses, and lignin to evaluate the utilization level, and extract lignin from processed bamboo remains to get corresponding lignin products.Besides, many components such as proteins, amino acids, saccharides, alcohols, esters, ketenes and mineral elements could be extracted and then made into favorite products.3）Exploiting new and special machinery for crushing, compressing, moulding, pyrolysising, liquefying, and fermenting to solve the problems from current equipments.These problems are high energy-consuming, heavy wearing, short service life, frequent breakdown and high cost.Utilization and processing technology should be improved also for efficient ways to solve the problems such as thermal degradation of cellulose, poor interface compatibility between cellulose and thermoplastic, cellulose dispersing and flowing difficulty in matrix resins（frequently happened in bamboo-plastic composites processing）, excess emission of formaldehyde from wood-based panels and resin adhesive, low bio-oil yield from pyrolysising or liquefying, high acidity, strong corrosion and lack of stability of bio-oil made from bamboo residues.4）Promoting added value of bamboo products and exploiting refined processing products of bamboo residues.Bamboo residues could be used to extract many substances such as alcohol, ether, glycerol, saccharides in liquefied bamboo products, and acid, aldehyde, ketone, phenol in bio-oil.Refined liquefying products and high-quality bio-oil could be obtained as well.Finally, these substances could be made into high added value products.In conclusion, full use of bamboo residues is promising, but further study and new technology is urgently needed.

Keywords:biomass; engineering; environmental protection; bamboo; residues; comprehensive utilization

作者簡介：辜夕容（1973-），女，博士，副教授，主要從事林業資源開發利用、林業微生物研究。重慶西南大學資源環境學院，400716。

基金項目：重慶市應用開發計劃項目（cstc2013yykfA80014）；國家自然科學基金（31570599）；西南大學資源環境學院本科生科技創新“光炯”培育重大項目（20150103）

收稿日期：2015-07-22

修訂日期2015-11-04

中圖分類號：S789

文獻標志碼：A

文章編號：1002-6819（2016）-01-0236-07

doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.01.033