天津大學化工學院教授李永丹帶領(lǐng)團隊設(shè)計了“木質(zhì)素一步法高效催化轉(zhuǎn)化工藝“,突破性地將堿木質(zhì)素完全轉(zhuǎn)化成為高附加值的有機小分子化合物,做到了低成本、高收率、產(chǎn)業(yè)化前景好。該工藝在實驗室已經(jīng)全面實現(xiàn),進入到了中試和成果轉(zhuǎn)化階段,能夠做到將“用之困難,棄之污染”的木質(zhì)素變廢為寶。相關(guān)成果發(fā)表在世界頂級綜合類化學刊物《德國應用化學》上,同時申請國際發(fā)明專利1項,國內(nèi)專利4項。
中國造紙工業(yè)年度報告稱,我國制漿造紙工業(yè)每年要從植物中分離出約3000萬噸纖維素,同時得到1000萬噸左右的木質(zhì)素副產(chǎn)品。但是,超過95%的木質(zhì)素卻以“黑液”形式直接排入江河或濃縮后燒掉:排入江河污染水源和土壤,濃縮后燃燒熱值低,并產(chǎn)生硫氧化物污染空氣。
木質(zhì)素是一種由苯丙烷結(jié)構(gòu)聚合成的三維大分子復合材料,由于木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定,極難分解為有價值的亞單位,尤其是要以一種節(jié)約成本的方式,F(xiàn)有的木質(zhì)素催化煉制過程多是把木質(zhì)素氣化,通過費托、甲醇等合成工藝合成液體產(chǎn)物,能耗高、效率低,且產(chǎn)生焦油等廢料,李永丹團隊則利用“一步法高效催化轉(zhuǎn)化工藝”變廢為寶,把木質(zhì)素穩(wěn)定的長鏈“打斷”,分解成高附加值的有機小分子化合物。
李永丹團隊在國際上首次采用納米結(jié)構(gòu)的一種價格便宜的催化劑,在解聚木質(zhì)素過程中,除了產(chǎn)生芳香烴,還產(chǎn)生長鏈醇類、脂類這些本身制備困難、價格頗高的小分子化合物,可謂“一舉多得”,且方法簡便又經(jīng)濟。
此外,利用“一步法高效催化轉(zhuǎn)化”木質(zhì)素,液體產(chǎn)物總收率高達1.64g/g木質(zhì)素。這為創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力提供了可能。比如采用山東某紙業(yè)公司的副產(chǎn)木質(zhì)素,1200元/噸的木質(zhì)素經(jīng)過催化轉(zhuǎn)化,液體產(chǎn)物收率達到1530mg/g木質(zhì)素,總產(chǎn)值高達51400元/噸木質(zhì)素。
李永丹將木質(zhì)素視作未來利用可再生生物質(zhì)而非石油來做為原料,生產(chǎn)燃料或化學制品同時減少環(huán)境影響的“生物煉制”的關(guān)鍵。“若能從木質(zhì)素處創(chuàng)造出價值,就能夠減輕非可再生能源和環(huán)境的壓力!崩钣赖ふf。