纤维素制取乙二醇技术：为生物质转化提供新途径

夏　爽

中科院大连化物所所长张涛研究员所在的研究组与美国特拉华大学教授陈经广合作完成的研究成果《镍促进的碳化钨催化剂催化转化纤维素制取乙二醇的研究》发表在近期出版的《德国应用化学》杂志上，并被选为该期封面文章。日前，笔者从大连物化所获悉，此项成果已经申请了多项专利，陈经广教授的身份为大连化物所的客座教授，知识产权完全为大连化物所所有。

纤维素是自然界中最丰富的生物质资源，它不可食用，其大量使用不会带来粮食供应方面的负面影响。因此，纤维素的转化和利用被认为是发展可持续能源的一条有效途径。然而，纤维素同时也是最难水解的生物质。传统上采用液体酸、碱或酶的方法首先将纤维素转化为葡萄糖，然后再将葡萄糖进一步转化为其他的能源或有机化学品，工艺路线长，且对环境有一定污染。近年来，国际学术界开始尝试在贵金属的催化作用下将纤维素一步转化为六元醇的绿色转化路线，但由于该反应路线选择性低，昂贵的贵金属价格更是大大限制了该路线的工业化应用。

大连化物所研究人员利用碳化钨在涉氢反应中的类贵金属性质，首次尝试将廉价的碳化钨催化剂应用于纤维素的催化转化，发现活性炭担载的碳化钨催化剂不仅能像贵金属催化剂一样，将纤维素全部转化为多元醇，而且对乙二醇的生成表现出独特的选择性，尤其是在少量镍的促进下，乙二醇的吸收率高达61％。

此项目相关人员还介绍说，镍促进的碳化钨催化剂催化转化纤维素制取乙二醇中所使用的纤维素是商业化的产品，纯度很高。而实际原料中，例如农作物秸秆，还含有其他组分，包括木质素、半纤维素等。对于这些多组分原料的利用，此项目研究人员正在积极进行研究。目前这项技术的主要产物还是集中在乙二醇上，乙醇的制备则可能需要不同的催化过程。

乙二醇是生产聚酯、汽车防冻液等最重要的化工原料，现在全球需求量接近2000万吨，并以每年约5％的速率递增。传统上，乙二醇主要通过石油化工路线(乙烯——环氧乙烷——乙二醇)生产。随着石油资源的日益枯竭，利用可再生资源生产乙二醇将是未来的发展方向。张涛等人的工作为生物质转化提供了一条新的途径。

此技术目前的实验室结果比较良好，项目组研究人员表示，有信心在不远的将来将反应过程的各项主要技术指标接近或达到产业化的要求。另一方面，与其他任何一个反应过程的工业化过程一样，这期间还有很多大量的工作去做，很多工程技术上的问题需要解决。这就需要大连化物所与国内外企业界进行通力协作，共同努力，才可能尽快地将这一反应从实验室推向产业化，实现原创知识向现实生产力的转变。目前，已经有国际上一些大的跨国公司与此项目进行接触，探讨合作的可能。相关人士表示，“通过合作，一方面能够发挥大连化物所科研力量雄厚的技术优势，不断攻克技术上的难题，为工业化提供根本的保障。另一方面，借助于企业界良好的技术装备，实现反应过程由小试、中试最后到工业规模试验，打通工业生产路线。”发挥企业界在原材料、生产工艺、工程技术、客户网络、技术推广等方面的优势，使这一技术真正成熟并走向应用。