学界共议非粮原料生物能源技术进展

  中化新网讯 日前在京举行的弘扬闵恩泽科学家精神青年学术报告会上,多位青年学者提出,以生物质为原料制备化学品是迈向碳中和的重要途径,其中非粮原料生物能源更是不二之选。目前,业内已展开广泛研究,并在纤维素、半纤维素、木质素等方面取得技术突破。

  中国科学院化学研究所研究员刘会贞提出,用二氧化碳、木质生物质等可再生碳资源,代替化石资源制备重要化学品,是实现可持续发展的重要途径。该过程需要依托催化体系的设计与构建,以及高效定向转化实现。

  近年来,针对相关研究领域,刘会贞及其团队在纤维素、半纤维素转化为含氧或含氮化学品方面取得了不少突破:采用高能量球磨和磷酸液相剥离的方法,将5-甲基呋喃选择性提高至90%以上‘提出选择性转化木质素甲氧基制备纯化学品的思路,构建多组分协同催化体系,液体产物中仅检测到了乙酸并首次实现由木质素高选择性制备重要化学品。最终她得出以下结论:催化剂与溶剂匹配体系的选择是生物质转化利用的关键。

  中石化(大连)石油化工研究院有限公司研究员李澜鹏指出,生物燃料是交通运输业迈向碳中和的重要途径,其中,基于非粮原料的生物能源更符合我国国情,纤维素乙醇是可行的技术路线。

  李澜鹏表示,目前,我国在纤维素乙醇领域,对半纤维素、纤维素、木质素的利用分别存在以下技术瓶颈。一是自然界中尚无同时高效利用葡萄糖和木糖生产乙醇的菌株,目前尚难以构建C5/C6糖共转化菌株;二是纤维素酶制剂被国外先进生物技术公司所垄断,开发高效酶制剂技术迫在眉睫;三是木质素组成复杂,尚无成熟技术解决方案,亟须开发先进的木质素纯化与利用技术。

  基于上述问题,李澜鹏及其团队在纤维素乙醇技术方面做了大量研究,并取得了创新成果:针对半纤维素转化构建全糖代谢基因工程菌,实现木糖转化制乙醇,木糖转化率可达到80%;着力提高发酵过程抑制物耐受能力,以真实酶解液为发酵原料,将木糖转化率大幅提升11%;提出了生物催化+化学催化协同转化木质纤维素技术方案,实现绿色PTMEG材料制备;针对纤维素转化,实现多产β-葡萄糖苷酶基因工程菌的构建,β-葡萄糖苷酶酶活提高超过5倍;实现基因工程菌发酵产酶工艺优化,生产1吨纤维素乙醇所需的酶成本可降至1000元以内。

  清华大学副教授、博士生导师段昊提出,他及其团队采用电解水制氢耦合氧化体系,发展木质素制羧酸,即通过高温高压、电催化选择性氧化,使苯甲酸类物质碳碳键断裂制得芳香族羧酸,目前,已实现木质素衍生仲醇高选择性制芳香族羧酸。

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