化腐朽为神奇 新工艺使造纸“黑液”变废为宝
- 2015-05-12 10:05:081731
天津大学化工学院教授李永丹带领团队设计了“木质素一步法催化转化工艺”，突破性地将碱木质素完全转化成为高附加值的有机小分子化合物，做到了低成本、高收率、产业化前景好。该工艺在实验室已经全面实现，进入到了中试和成果转化阶段，能够做到将“用之困难，弃之污染”的木质素变废为宝。相关成果发表在世界综合类化学刊物《德国应用化学》上，同时申请发明1项，国内4项。
中国造纸工业年度报告称，我国制浆造纸工业每年要从植物中分离出约3000万吨纤维素，同时得到1000万吨左右的木质素副产品。但是，超过95%的木质素却以“黑液”形式直接排入江河或浓缩后烧掉：排入江河污染水源和土壤，浓缩后燃烧热值低，并产生硫氧化物污染空气。
木质素是一种由苯丙烷结构聚合成的三维大分子复合材料，由于木质素的分子结构很稳定，极难分解为有价值的亚单位，尤其是要以一种节约成本的方式。现有的木质素催化炼制过程多是把木质素气化，通过费托、甲醇等合成工艺合成液体产物，能耗高、效率低，且产生焦油等废料，李永丹团队则利用“一步法催化转化工艺”变废为宝，把木质素稳定的长链“打断”，分解成高附加值的有机小分子化合物。
李永丹团队在上采用纳米结构的一种价格便宜的催化剂，在解聚木质素过程中，除了产生芳香烃，还产生长链醇类、脂类这些本身制备困难、价格颇高的小分子化合物，可谓“一举多得”，且方法简便又经济。
此外，利用“一步法催化转化”木质素，液体产物总收率高达1.64g/g木质素。这为创新成果转化为现实生产力提供了可能。比如采用山东某纸业公司的副产木质素，1200元/吨的木质素经过催化转化，液体产物收率达到1530mg/g木质素，总产值高达51400元/吨木质素。
李永丹将木质素视作未来利用可再生生物质而非石油来做为原料，生产燃料或化学制品同时减少环境影响的“生物炼制”的关键。“若能从木质素处创造出价值，就能够减轻非可再生能源和环境的压力。”李永丹说。