生物質平臺化合物電催化制備高值燃料與化學品研究進展

周 華, 栗振華, 孔祥貴, 段昊泓

(1. 清華大學化學系, 北京 100084;2. 北京化工大學化學學院, 化工資源有效利用國家重點實驗室, 北京 100029)

生物質作為一類豐富的可再生碳基資源, 有望替代石油、煤等傳統化石資源用于生產燃料與化學品, 以緩解資源、能源枯竭與溫室效應等問題[1～3]. 與石油不同, 生物質是由多種含氧高分子聚合物構成的(氧含量高達40%～45%). 如木質纖維素是自然界最豐富的生物質原料, 主要由30%～55%的纖維素、15%～30%的半纖維素和15%～30%的木質素組成[4]. 技術經濟分析結果表明, 通過分級轉化工藝(即將生物質的所有組分分級分離、降解并提煉為高附加值產物)可以實現生物質自身價值的最大化[2,5,6]. 目前, 在生物質組分分離與降解方面已經開發了多種有效的方法, 如Dumesic等[2,5,7～12]開發了一系列基于γ-戊內酯水溶液的木質纖維素綜合利用工藝, 可以高效地將纖維素轉化為高濃度單糖、乙醇、呋喃類化學品, 而木質素可降解為芳香族化合物單體或制作成碳材料. 此外, 最近基于“木質素優先”概念的生物質全利用思路也取得了重要進展, 其中還原催化分餾工藝(RCF)備受關注[6,13～15]. Sels等[6]報道了一種基于RCF的生物質綜合利用工藝: 生物質經過RCF得到木質素油和固體綜纖維素, 木質素油中的酚類單體經過加氫處理得到苯酚和丙烯, 木質素低聚物可以作為樹脂原料, 糖類組分經半同步糖化發酵得到乙醇. 該工藝不僅具有經濟可行性, 同時具有更低的碳足跡. 隨著生物質到平臺化合物工……