文/胡利娟

農(nóng)林廢棄物盈利大

文/胡利娟

統(tǒng)計(jì)顯示，農(nóng)林廢棄物每年尚有1.8億噸需能源化利用，并且農(nóng)林廢棄物總量將會呈逐年增長之勢。業(yè)內(nèi)專家表示，從長遠(yuǎn)看，應(yīng)鼓勵(lì)農(nóng)林廢棄物的科技研發(fā)，并適度產(chǎn)業(yè)化。

作為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)之一的農(nóng)林生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化制備液體燃料，則是可再生資源能源化和高值化利用的重要途徑，

2月13日，從中國林業(yè)科學(xué)研究院獲悉，摘得2016年度國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)的“農(nóng)林生物質(zhì)定向轉(zhuǎn)化制備液體燃料多聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目成果，突破了農(nóng)林生物質(zhì)廢棄資源的降解產(chǎn)物定向調(diào)控、生產(chǎn)過程連續(xù)化、多聯(lián)產(chǎn)高值化利用等工程化關(guān)鍵技術(shù)，一舉解決了以往轉(zhuǎn)化過程中存在的降解產(chǎn)物組分復(fù)雜、原料轉(zhuǎn)化率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、能耗高等諸多難題。

自主研發(fā) 三項(xiàng)創(chuàng)新

歷時(shí)八年，由中國林科院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所、江蘇悅達(dá)卡特新能源有限公司、金驕特種新材料（集團(tuán)）有限公司等主要單位攜手完成的該項(xiàng)目，主要是以木質(zhì)纖維、植物油脂等農(nóng)林生物質(zhì)為研究對象，從定向液化反應(yīng)規(guī)律及調(diào)控機(jī)制、催化裂解產(chǎn)物定向轉(zhuǎn)化的作用機(jī)理等基礎(chǔ)理論著手，創(chuàng)新研究降解產(chǎn)物定向調(diào)控、生產(chǎn)過程連續(xù)化、多聯(lián)產(chǎn)高值化利用等關(guān)鍵技術(shù)與裝備，開發(fā)出農(nóng)林生物質(zhì)定向轉(zhuǎn)化制備液體燃料與多聯(lián)產(chǎn)工程化集成技術(shù)。

“其實(shí)現(xiàn)了農(nóng)林生物質(zhì)廢棄資源的能源化和高值化綜合利用，減少農(nóng)林廢棄物資源對環(huán)境的影響，有效替代化石燃料，節(jié)能減排，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益?！痹擁?xiàng)目主持人蔣劍春研究員強(qiáng)調(diào)說。

蔣劍春稱，該項(xiàng)目是多家單位共同努力，自主研發(fā)，獲得了多項(xiàng)科技創(chuàng)新成果，具體為：首先，新研發(fā)了農(nóng)林生物質(zhì)熱化學(xué)降解產(chǎn)物定向調(diào)控技術(shù)。揭示了木質(zhì)纖維和植物油脂等不同原料的定向降解過程基本規(guī)律，創(chuàng)制了定向調(diào)控產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)及分子量的催化降解技術(shù)，首次成功開發(fā)出規(guī)?；瘧?yīng)用的工程化成套關(guān)鍵技術(shù)。

其次，創(chuàng)制了連續(xù)酯化和酯交換制備液體燃料的關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)明了連續(xù)酯交換專用催化劑，首創(chuàng)了植物油脂自催化酯化降酸值、催化酯交換、溫敏減粘高效分離等連續(xù)化制備生物柴油工程化集成技術(shù)；創(chuàng)制了連續(xù)酯化耦合精餾分離制備富烴燃油及燃油添加劑關(guān)鍵技術(shù)。

最后，創(chuàng)新了液體燃料聯(lián)產(chǎn)高值化生物基新材料關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)明了氧化降解木質(zhì)素改性酚醛泡沫材料的連續(xù)化制備和生物柴油雙鍵結(jié)構(gòu)組分非均相催化聚合等關(guān)鍵技術(shù)，首次成功開發(fā)出木質(zhì)素改性酚醛塑料和高閃點(diǎn)增塑劑等生物基新材料工程化技術(shù)。

據(jù)了解，該項(xiàng)目成果集成了農(nóng)林生物質(zhì)定向轉(zhuǎn)化制備液體燃料多聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，獲得授權(quán)發(fā)明專利47件，并制定1項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。建成了年處理8萬噸木質(zhì)纖維制備乙酰丙酸及酯、年產(chǎn)10萬噸生物柴油、全球最大的年產(chǎn)5000噸催化裂解制備富烴燃油和國內(nèi)外首條年產(chǎn)6萬立方米木質(zhì)素改性酚醛泡沫等4條連續(xù)化示范生產(chǎn)線。

業(yè)內(nèi)專家一致認(rèn)為，該項(xiàng)目成果總體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，尤其是在木質(zhì)纖維原料全質(zhì)利用選擇性轉(zhuǎn)化乙酰丙酸及其酯，植物油脂連續(xù)轉(zhuǎn)化高品質(zhì)燃油聯(lián)產(chǎn)環(huán)保增塑劑工程化等關(guān)鍵技術(shù)上。

加速推廣 促產(chǎn)發(fā)展

目前，雖然我國農(nóng)林生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制備液體燃料技術(shù)已經(jīng)取得了初步進(jìn)展，但還存在著熱化學(xué)降解產(chǎn)物定向可控性差、生產(chǎn)過程間歇式、高值化全質(zhì)利用率低等技術(shù)瓶頸，從而導(dǎo)致降解產(chǎn)物組分復(fù)雜、原料轉(zhuǎn)化率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、能耗高，以及安全性差和經(jīng)濟(jì)效益不明顯等問題，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用，嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

為此，該項(xiàng)目成果先后推廣到江蘇、浙江、山東、內(nèi)蒙古、安徽等地區(qū)，先期實(shí)施，共建成12條生產(chǎn)線，主要產(chǎn)品總產(chǎn)能每年達(dá)30萬噸，可轉(zhuǎn)化生物質(zhì)50余萬噸，廢棄物資源增值超過10億元，替代化石資源30萬噸以上，減排二氧化碳約100萬噸。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)目成果推廣應(yīng)用期間取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益，對新能源和環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有良好的示范和推動作用。尤其是近三年，新增銷售收入31.4億元，新增利潤4.1億元。其中，乙酰丙酸及酯、生物柴油等產(chǎn)品國內(nèi)市場占有率約30%。

蔣劍春稱表示，該項(xiàng)目成果的推廣應(yīng)用，不僅為我國農(nóng)林剩余物定向轉(zhuǎn)化與高值化利用技術(shù)的進(jìn)步提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)支撐，還提高了技術(shù)與裝備的市場競爭力，以加快推動和促進(jìn)了我國生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

與國內(nèi)外同類技術(shù)相比，該項(xiàng)目成果在定向熱化學(xué)降解上，分子量及分子結(jié)構(gòu)可控，形成了C5、C6為主體的混合糖苷（總含量＞90%）和解離木素（含量＞80%）兩類化合物。

在反應(yīng)過程連續(xù)化方面，能耗較間歇式技術(shù)降低20%，比國外同類技術(shù)降低9.8%，分離效率提高4倍，連續(xù)自催化降酸值，適用于高酸值油脂原料。

在多聯(lián)產(chǎn)高值化利用上，氧化降解木質(zhì)素反應(yīng)活性提高50%，實(shí)現(xiàn)泡沫保溫材料工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)品閃點(diǎn)提高30℃，可用于90℃高溫電纜料。

突破“兩限” 前景廣闊

“該項(xiàng)目所制備的鋯型酯化反應(yīng)固體酸性催化材料具有很好的應(yīng)用前景”；

“反應(yīng)精餾可以解決精煉反應(yīng)中反應(yīng)平衡移動的問題，促進(jìn)了燃油品質(zhì)的提升”；

“堿性催化劑能夠用于提升植物油的燃料性能”……

該項(xiàng)目科技成果的成功應(yīng)用，除了國內(nèi)同行的高度關(guān)注外，還頗受國外專家的好評，連連稱贊。

國家林業(yè)局鑒定認(rèn)為，該項(xiàng)目取得的3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)均達(dá)到了國際先進(jìn)水平。特別是，在木質(zhì)纖維原料全質(zhì)利用、液化產(chǎn)物選擇性轉(zhuǎn)化乙酰丙酸及其酯、木質(zhì)素預(yù)處理活化和生物油脂連續(xù)轉(zhuǎn)化高品質(zhì)燃油聯(lián)產(chǎn)環(huán)保增塑劑工程化、自熱式定向催化裂解與精餾耦合、高閃點(diǎn)生物基環(huán)氧類增塑劑制備等關(guān)鍵技術(shù)方面達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。生物油脂能源化多聯(lián)產(chǎn)工程化關(guān)鍵技術(shù)研究成果具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。

業(yè)內(nèi)專家稱，“木質(zhì)纖維原料全質(zhì)利用液化過程定向調(diào)控與煉制產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”總體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。在木質(zhì)纖維原料全質(zhì)利用液化、液化產(chǎn)物選擇性轉(zhuǎn)化乙酰丙酸及其酯、木質(zhì)素預(yù)處理活化等方面處于國際領(lǐng)先水平。

而“生物油脂能源化多聯(lián)產(chǎn)工程化關(guān)鍵技術(shù)”研究成果，則具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，生物油脂連續(xù)轉(zhuǎn)化高品質(zhì)燃油聯(lián)產(chǎn)環(huán)保增塑劑工程化、自熱式定向催化裂解與精餾耦合、高閃點(diǎn)生物基環(huán)氧類增塑劑制備等關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

另外，“天然油脂制備生物柴油新技術(shù)”利用脂肪酸不同結(jié)構(gòu)，采用不同工藝研究制備了生物柴油聯(lián)產(chǎn)脂肪酸二聚體，具有創(chuàng)新性和自主知識產(chǎn)權(quán)。

國家林業(yè)局表示，在農(nóng)林生物質(zhì)定向轉(zhuǎn)化制備液體燃料研究方面，目前生產(chǎn)的燃料油儲存期偏短，需進(jìn)一步開展裂解油穩(wěn)定化及分級分離的應(yīng)用基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)的研究。例如，通過催化加氫改性技術(shù)，提高裂解油儲存穩(wěn)定性，開發(fā)出達(dá)到3#通用航空煤油國家標(biāo)準(zhǔn)的生物質(zhì)燃料油，進(jìn)一步拓展裂解油的應(yīng)用領(lǐng)域。

同時(shí)，在木質(zhì)素的高效利用研究方面，其化學(xué)降解機(jī)理和分子結(jié)構(gòu)調(diào)控機(jī)制還沒完全明晰，需進(jìn)一步研究木質(zhì)素降解基礎(chǔ)理論，以及木質(zhì)素改性高分子材料的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用性能的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)對木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控，進(jìn)一步提高木質(zhì)素反應(yīng)活性，開發(fā)出性能更加優(yōu)越的系列木質(zhì)素改性生物基新材料，為木質(zhì)素的高值化利用提供更多的途徑。