农林废弃物盈利大

文/胡利娟

农林废弃物盈利大

文/胡利娟

统计显示，农林废弃物每年尚有1.8亿吨需能源化利用，并且农林废弃物总量将会呈逐年增长之势。业内专家表示，从长远看，应鼓励农林废弃物的科技研发，并适度产业化。

作为国内外研究热点之一的农林生物质高效转化制备液体燃料，则是可再生资源能源化和高值化利用的重要途径，

2月13日，从中国林业科学研究院获悉，摘得2016年度国家科技进步奖二等奖的“农林生物质定向转化制备液体燃料多联产关键技术”项目成果，突破了农林生物质废弃资源的降解产物定向调控、生产过程连续化、多联产高值化利用等工程化关键技术，一举解决了以往转化过程中存在的降解产物组分复杂、原料转化率低、产品质量不稳定、能耗高等诸多难题。

自主研发 三项创新

历时八年，由中国林科院林产化学工业研究所、江苏悦达卡特新能源有限公司、金骄特种新材料（集团）有限公司等主要单位携手完成的该项目，主要是以木质纤维、植物油脂等农林生物质为研究对象，从定向液化反应规律及调控机制、催化裂解产物定向转化的作用机理等基础理论着手，创新研究降解产物定向调控、生产过程连续化、多联产高值化利用等关键技术与装备，开发出农林生物质定向转化制备液体燃料与多联产工程化集成技术。

“其实现了农林生物质废弃资源的能源化和高值化综合利用，减少农林废弃物资源对环境的影响，有效替代化石燃料，节能减排，产生显著的经济、社会和生态效益。”该项目主持人蒋剑春研究员强调说。

蒋剑春称，该项目是多家单位共同努力，自主研发，获得了多项科技创新成果，具体为：首先，新研发了农林生物质热化学降解产物定向调控技术。揭示了木质纤维和植物油脂等不同原料的定向降解过程基本规律，创制了定向调控产物分子结构及分子量的催化降解技术，首次成功开发出规模化应用的工程化成套关键技术。

其次，创制了连续酯化和酯交换制备液体燃料的关键技术。发明了连续酯交换专用催化剂，首创了植物油脂自催化酯化降酸值、催化酯交换、温敏减粘高效分离等连续化制备生物柴油工程化集成技术；创制了连续酯化耦合精馏分离制备富烃燃油及燃油添加剂关键技术。

最后，创新了液体燃料联产高值化生物基新材料关键技术。发明了氧化降解木质素改性酚醛泡沫材料的连续化制备和生物柴油双键结构组分非均相催化聚合等关键技术，首次成功开发出木质素改性酚醛塑料和高闪点增塑剂等生物基新材料工程化技术。

据了解，该项目成果集成了农林生物质定向转化制备液体燃料多联产关键技术，获得授权发明专利47件，并制定1项行业标准。建成了年处理8万吨木质纤维制备乙酰丙酸及酯、年产10万吨生物柴油、全球最大的年产5000吨催化裂解制备富烃燃油和国内外首条年产6万立方米木质素改性酚醛泡沫等4条连续化示范生产线。

业内专家一致认为，该项目成果总体技术达到国际先进水平，尤其是在木质纤维原料全质利用选择性转化乙酰丙酸及其酯，植物油脂连续转化高品质燃油联产环保增塑剂工程化等关键技术上。

加速推广 促产发展

目前，虽然我国农林生物质转化制备液体燃料技术已经取得了初步进展，但还存在着热化学降解产物定向可控性差、生产过程间歇式、高值化全质利用率低等技术瓶颈，从而导致降解产物组分复杂、原料转化率低、产品质量不稳定、能耗高，以及安全性差和经济效益不明显等问题，难以大规模推广应用，严重制约了产业化进程。

为此，该项目成果先后推广到江苏、浙江、山东、内蒙古、安徽等地区，先期实施，共建成12条生产线，主要产品总产能每年达30万吨，可转化生物质50余万吨，废弃物资源增值超过10亿元，替代化石资源30万吨以上，减排二氧化碳约100万吨。

据统计，该项目成果推广应用期间取得了显著的经济、社会和生态效益，对新能源和环保产业发展具有良好的示范和推动作用。尤其是近三年，新增销售收入31.4亿元，新增利润4.1亿元。其中，乙酰丙酸及酯、生物柴油等产品国内市场占有率约30%。

蒋剑春称表示，该项目成果的推广应用，不仅为我国农林剩余物定向转化与高值化利用技术的进步提供了坚实的基础理论和技术支撑，还提高了技术与装备的市场竞争力，以加快推动和促进了我国生物质产业的技术进步和产业化进程。

与国内外同类技术相比，该项目成果在定向热化学降解上，分子量及分子结构可控，形成了C5、C6为主体的混合糖苷（总含量＞90%）和解离木素（含量＞80%）两类化合物。

在反应过程连续化方面，能耗较间歇式技术降低20%，比国外同类技术降低9.8%，分离效率提高4倍，连续自催化降酸值，适用于高酸值油脂原料。

在多联产高值化利用上，氧化降解木质素反应活性提高50%，实现泡沫保温材料工业化连续生产，产品闪点提高30℃，可用于90℃高温电缆料。

突破“两限” 前景广阔

“该项目所制备的锆型酯化反应固体酸性催化材料具有很好的应用前景”；

“反应精馏可以解决精炼反应中反应平衡移动的问题，促进了燃油品质的提升”；

“碱性催化剂能够用于提升植物油的燃料性能”……

该项目科技成果的成功应用，除了国内同行的高度关注外，还颇受国外专家的好评，连连称赞。

国家林业局鉴定认为，该项目取得的3项关键技术均达到了国际先进水平。特别是，在木质纤维原料全质利用、液化产物选择性转化乙酰丙酸及其酯、木质素预处理活化和生物油脂连续转化高品质燃油联产环保增塑剂工程化、自热式定向催化裂解与精馏耦合、高闪点生物基环氧类增塑剂制备等关键技术方面达到了国际领先水平。生物油脂能源化多联产工程化关键技术研究成果具有完全自主知识产权。

业内专家称，“木质纤维原料全质利用液化过程定向调控与炼制产业化关键技术”总体技术达到国际先进水平。在木质纤维原料全质利用液化、液化产物选择性转化乙酰丙酸及其酯、木质素预处理活化等方面处于国际领先水平。

而“生物油脂能源化多联产工程化关键技术”研究成果，则具有完全自主知识产权，生物油脂连续转化高品质燃油联产环保增塑剂工程化、自热式定向催化裂解与精馏耦合、高闪点生物基环氧类增塑剂制备等关键技术达到国际领先水平。

另外，“天然油脂制备生物柴油新技术”利用脂肪酸不同结构，采用不同工艺研究制备了生物柴油联产脂肪酸二聚体，具有创新性和自主知识产权。

国家林业局表示，在农林生物质定向转化制备液体燃料研究方面，目前生产的燃料油储存期偏短，需进一步开展裂解油稳定化及分级分离的应用基础理论和关键技术的研究。例如，通过催化加氢改性技术，提高裂解油储存稳定性，开发出达到3#通用航空煤油国家标准的生物质燃料油，进一步拓展裂解油的应用领域。

同时，在木质素的高效利用研究方面，其化学降解机理和分子结构调控机制还没完全明晰，需进一步研究木质素降解基础理论，以及木质素改性高分子材料的基础结构与应用性能的关联性，实现对木质素分子结构的有效调控，进一步提高木质素反应活性，开发出性能更加优越的系列木质素改性生物基新材料，为木质素的高值化利用提供更多的途径。