以制漿造紙產(chǎn)業(yè)為平臺的生物煉制新模式

 

　　1、木質(zhì)生物質(zhì)煉制的研究概況

 

　　統(tǒng)計(jì)資料表明，全球植物每年產(chǎn)生的纖維素、半纖維素總量可高達(dá)8.5×1010t干物質(zhì)，這是一個(gè)巨大的能源庫和物質(zhì)庫，以能量換算，相當(dāng)于目前石油年產(chǎn)量的15-20倍。

 

　　中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會有關(guān)專家認(rèn)為，糧食和木薯等只是中國生產(chǎn)燃料乙醇的過渡性原料，開發(fā)以秸稈為代表的木質(zhì)生物質(zhì)燃料乙醇的規(guī)?；I(yè)技術(shù)，是解決燃料乙醇原料有限、成本高的根本出路。

 

　　針對纖維素發(fā)酵乙醇成本高的問題，提出了秸稈分層多級轉(zhuǎn)化液體燃料的新構(gòu)思，以秸稈“組分分離、分級定向轉(zhuǎn)化”為核心，將生物轉(zhuǎn)化和熱轉(zhuǎn)化有機(jī)結(jié)合，多級轉(zhuǎn)化生產(chǎn)燃料乙醇與生物油的復(fù)合水解發(fā)酵工藝，產(chǎn)業(yè)化前景看好。

 

　　2、半纖維素水解產(chǎn)物的利用是木質(zhì)生物質(zhì)煉制技術(shù)關(guān)鍵之一

 

　　(1)半纖維素排列松散，無晶體結(jié)構(gòu)，很容易被水解為戊糖(以木糖為主的五碳糖)和己糖(主要是葡萄糖)。而這些戊糖一般不能被通常的釀酒酵母發(fā)酵成酒精。

 

　　(2)與從淀粉和蔗糖轉(zhuǎn)化來的單一葡萄糖相比，木質(zhì)生物質(zhì)衍生的水解物中常含有不利于發(fā)酵的抑制劑如醋酸和糠醛等，當(dāng)濃度較高時(shí)，需要采用工藝除去或者開發(fā)超強(qiáng)菌株來解決這個(gè)難題。

 

　　目前，能同時(shí)發(fā)酵戊糖和己糖的菌種也已發(fā)現(xiàn)和改良，并能夠達(dá)到較高的產(chǎn)率。

 

　　3、制漿造紙工業(yè)是木質(zhì)生物質(zhì)煉制的大平臺

 

　?、徘鍧嵣a(chǎn)是制漿造紙工業(yè)轉(zhuǎn)型的原動力

 

　　制漿造紙過程能利用的成分是纖維素纖維和少量的木質(zhì)素和半纖維素?；瘜W(xué)法制漿過程中，原料的20%—30%會以半纖維素和木素的形式溶解在廢液中，既增加污染負(fù)荷，又浪費(fèi)這部分可以進(jìn)一步煉制的生物資源。盡管這些廢液通過燃燒產(chǎn)生蒸氣和發(fā)電，也可得到用來制漿的化學(xué)藥品，如NaOH和Na2S，但半纖維素和木素的燃燒值都很低，分別為13.6MJ/kg和27MJ/kg。如果將這些半纖維素和木素都轉(zhuǎn)化為新的生物質(zhì)產(chǎn)品如聚合物則可以大大提高其附加值。

 

　　⑵制漿造紙工業(yè)具有的生物煉制基礎(chǔ)

 

　　在現(xiàn)有工業(yè)體系中，制漿造紙工業(yè)在木質(zhì)生物質(zhì)化學(xué)水解領(lǐng)域已有較好的實(shí)踐。將工業(yè)制漿方法和木質(zhì)生物質(zhì)水解反應(yīng)體系結(jié)合起來是一種化學(xué)制備可發(fā)酵糖的有效途徑。

 

　　生物煉制過程對植物有效成分的提取與制漿過程的工藝有類似之處。制漿造紙工業(yè)為了獲得良好的纖維紙漿，從提高紙漿得率、節(jié)約藥品消耗和降低能耗等制漿過程工藝優(yōu)化角度，對原料中的纖維素纖維、木質(zhì)素、半纖維素及其他一些組分的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)特性、分離機(jī)理以及原料的預(yù)處理進(jìn)行了長期研究并擁有完善、系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。

 

　　將傳統(tǒng)的化學(xué)漿廠變成一個(gè)聯(lián)合的生物煉制廠提供了很好的機(jī)遇和平臺，使制漿造紙企業(yè)獲得紙漿和紙之外，還可以生產(chǎn)高附加值的燃料和化學(xué)藥品(如乙醇、碳纖維、聚合物、煤油和生物柴油等)。這些產(chǎn)品都來自半纖維素和木素，而不是來自于纖維素。這種經(jīng)營模式是將來制漿造紙工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的趨勢和必由之路。

 

　?、侵茲{過程實(shí)現(xiàn)生物煉制的重要途徑是原料抽提預(yù)處理

 

　　現(xiàn)有制漿造紙企業(yè)實(shí)現(xiàn)生物煉制主要有以下技術(shù)路線：制漿前的原料進(jìn)行抽提預(yù)處理，利用抽提液組分生產(chǎn)乙醇、化學(xué)品和結(jié)構(gòu)材料;黑液氣化;木質(zhì)素沉積和從塔羅油提取生物柴油。