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天津大学李永丹:研制出一步法高效催化转化工艺将木质素变废为宝
2015-05-13 09:52:47来源:元素商城

元素百科资讯频道:天津大学化工学院教授李永丹带领团队设计了一种工艺,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,能够做到将“用之困难、弃之污染”的木质素变废为宝。

造纸“黑液”变废为宝

造纸带来的污染

中国造纸工业年度报告称,中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。

造纸“黑液”变废为宝

如今,李永丹团队研制出将木质素变废为宝的工艺“一步法高效催化转化工艺”,相关成果已发表在世界顶级综合类化学刊物《德国应用化学》(Angew.Chem.Int.Ed)上,同时申请国际发明专利1项,国内专利4项。

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,通过醚键和碳碳键连接而成的长链芳香族化合物。它是唯一可以提供芳香环单体的可再生原料。这些芳香烃单体可用于制造从塑料汽水瓶、凯夫拉尔纤维到农药和药物等许多产品,现在,芳香烃几乎完全来自石油。

而只有木质素的这些长链分解为个体单位时,芳香烃等才能成为可持续供应的有用化学制品的基础成分。可是,木质素的分子结构很稳定,很难以低成本方式分解为有价值的亚单位。现有的木质素催化炼制过程能耗高、效率低,且产生焦油等废料。

李永丹团队则利用“一步法高效催化转化工艺”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。并在国际上首次采用纳米结构的α碳化钼基催化剂,该催化剂价格便宜,却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”。

李永丹将木质素视作未来利用可再生生物质而非石油来作为原料,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。”他说。

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