ChemSusChem:ε-己内酯和水溶剂中实现生物质的高效分离和转化

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中科院大连化学物理研究所路芳研究员团队研究了不同酯类溶剂对生物质分离和转化的影响,揭示了ε-己内酯溶剂中实现较高去木质素的反应机理,最终实现了生物质全组分的高效转化。



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分布广泛的生物质资源可用于生产能源、燃料和化学品。从环境和经济等方面考虑出发,生物质的分离与利用得到了极大关注。木质纤维素类生物质的复杂连接构成了韧性结构,使其难以进一步转化利用。目前,已经报道发展了多种生物质分离方法,主要包括生物、物理和化学处理。其中生物处理条件温和,但耗时长,而物理处理能耗大,局限性大。化学方法通常使用过氧化物、酸、碱或有机溶剂从木质纤维素生物质中分离纤维素或木质素。有机溶剂分离法被认为是一种高效分离和利用生物质组分的预处理技术,使用水和有机溶剂混合体系,如醇、酮、酯和有机酸,进行生物质组分的分离。其中一些具有代表性的工艺过程如ALCELL,Formacell和Acetocell过程需要在相对高压或腐蚀性条件下进行。


有鉴于此,中科院大连化学物理研究所路芳研究员团队开发了一种简单高效的生物质分离和转化方法。在ε-己内酯和水溶剂体系中,生物质的木质素去除率可高达97.5%,这种较好的木质素去除效果可能是由于溶剂与木质素的Hildebrand溶解度参数相近。FT-IR光谱分析表明ε-己内酯与水可以协同作用,脱除生物质原料中的木质素,获得纤维素上可观测到清晰的纤丝。处理后纤维素浆中半纤维素与木质素含量呈线性正相关,并且该溶剂体系对各种农林废弃物中的木质素均具有较好的去除效果。此外,在Ni-Al催化剂作用下可实现生物质全组分几乎完全转化。该研究为生物质全组分的分离和高价值利用提供一定的借鉴作用。

文信息

Efficient Fractionation and Valorization of Raw Biomass in ε-Caprolactone and Water

Jiali Chen, Xiaoqin Si, Yubao Wang, Zhiwen Ren, Qian Liu, Fang Lu


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202202162




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