李夢雨，楊 鵬，常 春,2*，陳志勇，宋建德

(1.鄭州大學 化工學院，河南 鄭州 450001；2.河南省杰出外籍科學家工作室，河南 鄭州 450001；3.河南省生物基化學品綠色制造重點實驗室，河南 濮陽 457000；4.宏業(yè)生物科技股份有限公司，河南 濮陽 457000)

糠醛又名呋喃甲醛，是一種重要的生物基平臺化合物?？啡┠壳盁o法直接合成，只能通過玉米芯、玉米稈、稻殼和甘蔗渣等生物質中的半纖維素組分酸水解產(chǎn)生[1]。我國現(xiàn)有約200家糠醛廠，年總產(chǎn)量在50萬噸以上，占世界糠醛總產(chǎn)量的70%左右[2]?？啡┥a(chǎn)過程中，生物質原料的致密結構被破壞，原料中的半纖維素組分被催化轉化為糠醛，大部分纖維素和木質素組分殘留下來形成糠醛渣。由于現(xiàn)有工業(yè)方法生產(chǎn)糠醛的產(chǎn)率仍然較低，一般在50%左右，每得到1 t糠醛將會產(chǎn)生12～15 t糠醛渣，因此我國每年有數(shù)百萬噸的糠醛渣排放量[3-4]?？啡┰壳叭晕吹玫匠浞掷?，作為生物質酸水解產(chǎn)生的有機廢棄物，糠醛渣呈酸性且灰分含量高，大量的堆積不僅占用土地資源，也會對土壤、水源和空氣產(chǎn)生污染?？啡┰闹饕煞质抢w維素和木質素，可作為原料用于生產(chǎn)生物燃料、生物基化學品和生物基材料等，將其轉化為高價值產(chǎn)品，不僅可增加了產(chǎn)品種類，實現(xiàn)了變廢為寶，而且對促進糠醛產(chǎn)業(yè)升級進步，增加行業(yè)經(jīng)濟性都具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文將從糠醛渣的來源及成分特性進行介紹，并對糠醛渣作生物質能源、復合材料、精細化學品和農(nóng)業(yè)用品的應用進行綜述，為糠醛渣的高值化利用提供參考。

1 糠醛渣的來源與特性

1.1 來源

糠醛是由富含半纖維素的生物質原料經(jīng)水解、脫水環(huán)化等反應合成的一種高價值化工產(chǎn)品，反應過程中產(chǎn)生的固體廢棄物就是糠醛渣。工業(yè)上生產(chǎn)糠醛原料一般是價格低廉且戊糖含量高的甘蔗渣和玉米芯，酸催化劑大部分采用硫酸。按照過程中戊聚糖水解成戊糖和戊糖脫水環(huán)化成糠醛這兩步主要反應是否在一個容器內(nèi)進行，糠醛生產(chǎn)方法可以分為一步法和兩步法兩種。一步法收率在30%～50%左右，通常采用的工藝條件為：溫度135～175 ℃，壓力0.3～0.8 MPa，時間2～6 h[5]。兩步法收率可達70%，通常采用的工藝條件為：第一步在100 ℃左右加酸蒸煮提取戊糖，第二步在160～180 ℃下反應生成糠醛[6]。兩步法可以使兩個反應分別在最佳條件下進行，從而提高原料利用率和糠醛收率，但設備投資較高且第二步脫水反應條件不成熟，相對應用較少。目前主要采用的一步法反應溫度比較高，引起原料中部分物質炭化并加速了糠醛副反應的發(fā)生，糠醛產(chǎn)率較低，從而產(chǎn)生大量糠醛渣[5]。工業(yè)上制備糠醛的主要工藝過程如圖1所示。

圖1 工業(yè)制備糠醛工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of industrial preparation of furfural

1.2 成分特性

作為木質纖維素水解制備糠醛產(chǎn)生的固體廢棄物，糠醛渣中含有少量以短鏈戊糖形式存在的半纖維素，其余主要成分包括木質素、纖維素、腐殖酸和一些微量元素，總含碳量超過40%?？啡┥a(chǎn)過程中打破了原本使半纖維素、纖維素和木質素緊密連接的范德華力、氫鍵和共價鍵，糠醛渣呈現(xiàn)出疏松多孔的性質。由于糠醛生產(chǎn)過程中以酸為催化劑，所以糠醛渣呈酸性，pH值約為2?？啡┰拇罅慷逊e不僅會對環(huán)境造成破壞，也會造成資源的浪費，根據(jù)糠醛渣的不同特性，可以開發(fā)出眾多高值化產(chǎn)品。

2 糠醛渣作生物質能源

2.1 直接燃燒

直接燃燒是生物質利用最直接的方式，可不經(jīng)化學轉化直接轉化成能量。作為一種生物質類廢棄物，糠醛渣中含有豐富的碳，可以通過直接燃燒的形式提供能量。一些糠醛廠利用糠醛渣作鍋爐燃料，為其生產(chǎn)過程供能。但因糠醛渣含水量較高(50%左右)，熱值較低，直接作為燃料不能穩(wěn)定燃燒，而且渣中含少量硫酸，腐蝕鍋爐的同時也會對環(huán)境造成新的污染[7]。循環(huán)流化床燃燒因具有燃料適應性廣、爐內(nèi)脫硫脫硝等優(yōu)點，被認為是糠醛渣等生物質燃料的有效利用手段?？啡┰泻械妮^高堿金屬和堿土金屬元素在燃燒過程中產(chǎn)生低熔點共晶化合物，會造成床料顆粒黏結，并最終影響鍋爐正常運行。李皓宇等[8]對糠醛渣在循環(huán)流化床燃燒過程中床料黏結機理進行研究，結果表明：糠醛渣灰中主要堿金屬鉀鹽存在形式不同，導致了不同溫度下床料黏結失流特性不同，為鍋爐中燃燒溫度的選取提供了參考。近年來，部分糠醛企業(yè)開始走熱電聯(lián)產(chǎn)道路，朱性貴等[9]開發(fā)出一種糠醛渣循環(huán)流化床鍋爐，年消耗糠醛渣20萬噸，并實現(xiàn)了超低排放。此外，糠醛渣與其他燃料共燃技術具有改善燃燒性能的特點，糠醛渣與煤混燃，兩者能相互促進燃燒，隨糠醛渣比例增大，反應活化能降低，燃盡時間縮短，通過控制糠醛渣摻混比例可得到不同特性的尾部煙氣與飛灰，從而減少污染[10]。Qin等[11]研究了糠醛渣與油頁巖半焦共燃，燃燒分3個階段，每一階段都不是單一燃料燃燒過程的簡單疊加，而是彼此相互影響，促進燃燒，使兩種低熱值的廢棄物可用來補充化石燃料的短缺。通過直接燃燒的方式可以實現(xiàn)糠醛渣大規(guī)模資源化利用且成本較低，但如果能夠將低品位的糠醛渣轉化為高品位的易儲存、易運輸且能量密度高的固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)燃料將大大提高其利用價值。

2.2 熱化學轉化

生物質的熱化學轉化可形成固、液或氣態(tài)的能源。糠醛渣的熱化學轉化方式主要包括氣化和熱解，熱解是在無氧或少量氧氣的條件下，通過加熱使物質分解。根據(jù)升溫速率的差異可分為快速熱解、常規(guī)熱解和慢速熱解。生物質快速熱解得到的主要是液態(tài)的生物油；常規(guī)熱解可得到一定比例的氣、液、固三相產(chǎn)品；慢速熱解最終產(chǎn)物主要是生物炭。有學者利用熱重分析法研究糠醛渣的熱解特性和動力學規(guī)律[12]，研究表明：糠醛渣熱解分為3個階段，第一階段為干燥過程，原料中水分受熱蒸發(fā)，只發(fā)生物理變化；第二階段為半纖維素、木質素和纖維素的先后分解，包含許多復雜化學過程，產(chǎn)生大量揮發(fā)性氣體和一定量生物油；第三階段為炭化過程，揮發(fā)性物質繼續(xù)析出，部分第二階段析出產(chǎn)物發(fā)生反應，得到生物質炭。熱解過程中產(chǎn)生的氣體主要是CO2、CH4、H2O、CH4、CO和含氧化合物。含氧化合物中的醇、醛、酮和脫水糖等非芳香性化合物主要由纖維素和半纖維素產(chǎn)生，芳香化合物由木質素產(chǎn)生[13]。溫度是影響熱解產(chǎn)物分布的關鍵因素，隨溫度升高生物炭產(chǎn)率下降，氣體產(chǎn)率增加，液體產(chǎn)率在550 ℃出現(xiàn)最大值[14]，這為糠醛渣特定產(chǎn)物的制備提供了重要的參考。氣化可看作熱解一部分，是利用O2、CO2或穩(wěn)定的蒸汽等氧化物作氣化劑，通過熱化學反應將生物質轉化為CO、H2或CH4等可燃氣體[15]。與熱解相比，氣化提高了溫度來增加氣體產(chǎn)量，整個過程包括干燥、熱解、氧化和還原。張睿智等[16]對糠醛渣的上吸式氣化反應進行研究，并實現(xiàn)了向熱值穩(wěn)定的可燃氣體的連續(xù)轉化，說明糠醛渣氣化轉化具有可行性。但糠醛渣氣化燃燒存在氮氧化物排放高的問題，Ngusale[17]對燃燒過程中氮氧化物生成規(guī)律進行了研究，提出通過改造氣化爐蓖的方法可有效降低氮氧化物的排放。

3 糠醛渣作復合材料

3.1 吸附材料

糠醛渣主要由纖維素和木質素構成，其中的醚鍵和羥基等官能團對吸附性能有重要影響；糠醛生產(chǎn)過程中原料會發(fā)生劇烈的解聚反應，使得糠醛渣具有豐富的孔結構和較大的比表面積，這也有利于吸附進行。將糠醛渣用去離子水洗去雜質，烘干、粉碎、過篩后可直接用于吸附廢水中染料、重金屬或苯酚等污染物，對各種污染物去除率見表1。吸附效果受時間、吸附劑用量、吸附劑粒度、pH值和溫度等因素的影響。由于糠醛渣在形成過程中吸附活性組分受到一定程度破壞，吸附效果有限，可以通過對糠醛渣改性提高其吸附能力，例如糠醛渣分別經(jīng)檸檬酸和環(huán)氧氯丙烷改性后，對亞甲基藍的去除率可以由未改性的97.96%分別提高到98.2%和98%。

表1 糠醛渣吸附劑對污染物吸附效果Table 1 Adsorption effect of furfural residue adsorbent on pollutants

糠醛渣對污染物的吸附動力學過程一般都符合準二級動力學方程，而熱力學過程存在一定差異。Chen等[26]認為糠醛渣對甲基橙的吸附過程符合Langmuir吸附等溫模型。而在張璐瑤等[27]的研究中，經(jīng)NaOH、CS2和MgSO4改性后，糠醛渣對水中Cd2+的吸附符合Freundlich吸附等溫模型。而改性后的糠醛渣對廢水中鎳離子的吸附符合Langmuir和Freundlich型的復合型吸附模型[28]。

生物炭通常是由生物質熱解產(chǎn)生，可以吸附重金屬和有機污染物?？啡┰鼰峤庵瞥傻纳锾烤哂休^高的比表面積(167 m2/g)和良好的孔隙結構(總孔容0.121 cm3/g)，可以進一步獲得高活性的吸附材料?？啡┰鼰峤馓炕^程中生成的新產(chǎn)物可能會在孔徑中積聚并影響吸附性能，需采取一定的物理或化學方法活化。Yin等[29]利用糠醛渣熱解過程中產(chǎn)生的氣體對生物炭進行自活化，使生物炭的比表面積和總孔容積都有所增加，可以制備中孔率和比表面積可控的活性炭。化學活化是指在糠醛渣中加入化學試劑經(jīng)炭化、活化、水洗和干燥等過程變成較高比表面積和吸附活性的活性炭。常用的化學試劑有酸、堿和鹽，使用不同活化劑制備的糠醛渣生物炭對各種污染物的吸附效果見表2。可以看出，經(jīng)化學活化后制備的糠醛渣生物炭對各種污染物都具有一定的吸附效果，有望成為一種價格低廉的高效活性炭，但還普遍存在只對單一吸附質吸附效果較好的缺點。因此，尋找一種合適的改性方法使制得的糠醛渣生物炭對不同污染物均具有較高吸附量還需要進一步研究。

表2 糠醛渣生物炭對污染物吸附效果Table 2 Adsorption effect of furfural residue biochar on pollutants

糠醛渣經(jīng)化學試劑改性后制備多孔吸附材料，不可避免會產(chǎn)生廢水，造成二次污染。如果采用合適的方法將糠醛渣中纖維素和木質素交聯(lián)固化，制成具有一定機械強度和粒度的吸附材料，可以使糠醛渣在不產(chǎn)生二次污染的同時得到充分利用。張東等[35]通過將堿化和酚化的糠醛渣與甲醛進行酚醛反應，用酸催化劑交聯(lián)固化制備了一種糠醛渣基多孔吸附樹脂，并且可以用于處理重金屬廢水。此外，尹玉磊[36]通過熱解氣耦合氫氧化鉀熔融鹽的方式制備了高比表面積的糠醛渣活性炭，對亞甲基藍的吸附可達647.1 mg/g，為制備高性能活性炭提供了一種節(jié)能、綠色無污染的活化方式。

3.2 纖維素及其衍生物

經(jīng)測定，玉米芯糠醛渣中纖維素質量分數(shù)高達40%，可用于生產(chǎn)纖維素及其衍生物[37]。納米纖維素是一種直徑小于100 nm，長度可到微米級的纖維聚集體，目前難以人工合成，可用棉花、木材或微晶纖維素為原料制備。納米纖維素制備方法有生物制備法、酸水解法、大功率超聲輔助酸水解法等，李淑君等[37]在1 g糠醛渣中加入65 mL蒸餾水、0.5 g亞氯酸鈉和10滴冰醋酸，置于75 ℃恒溫水浴加熱，并每隔一小時加入0.5 g亞氯酸鈉和10滴冰醋酸，直至瓶內(nèi)黃綠色氣體消失后靜置分層倒出上層液體，剩余殘液過濾洗滌至中性，然后在低功率超聲波輔助下，制得納米纖維素，并將其與殼聚糖復合生產(chǎn)出一種性能優(yōu)異的膜材料。Liu等[38]研究了4種不同的方法(硫酸水解、甲酸水解、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物介導氧化和紙漿精制)從糠醛渣中提取納米纖維素。其中硫酸水解糠醛渣的產(chǎn)物結晶度較低；甲酸能夠優(yōu)先降解糠醛渣中的無定形纖維素和木質素，所得納米纖維素具有較高結晶度和熱穩(wěn)定性；2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物介導氧化糠醛渣可分離出結構精細的納米纖維素；紙漿精制方法處理糠醛渣得到的納米纖維比其他3種方法得到的都要粗和長。這項研究表明糠醛渣是一種生產(chǎn)納米纖維素的潛在原料，但有關這些納米纖維素產(chǎn)品的經(jīng)濟評價以及最終適當?shù)挠猛具€需進一步探究。

糠醛渣中含有豐富的纖維素，可成為一種制備羧甲基纖維素的廉價原料。羧甲基纖維素廣泛應用于食品、石油、日化和醫(yī)藥等領域，被稱為“工業(yè)味精”，主要是以棉短絨為原料進行生產(chǎn)，不僅價格高而且來源缺乏。取代度是決定羧甲基纖維素性質和應用的關鍵指標，尋找廉價原料合成高取代度的羧甲基纖維素是其主要方向[39]。游利鋒[40]以糠醛渣為原料，加入一定量的HCOOH和H2O2，利用Milox法提取出纖維素，再經(jīng)NaOH和H2O2漂白后，加入氯乙酸醚化，制備的羧甲基纖維素取代度為0.901 2。以廉價的糠醛渣為原料制備羧甲基纖維素的研究目前較少，但事實證明方案是可行的，還需不斷優(yōu)化從糠醛渣中提取纖維素的方法，進而獲得更高取代度的羧甲基纖維素。

3.3 其他材料

糠醛渣中含有豐富的纖維素和木質素，是制備木塑材料的良好原料。將熱塑性塑料與糠醛渣混合，再經(jīng)擠壓、模壓、注射成型，可得到板材[41]。材料的熱穩(wěn)定性、力學性能和抗老化性能等指標均高于國家標準，且不會散發(fā)出有毒物質。張宗超等[42]以糠醛渣為原料制備的環(huán)保型生物板材，密度為0.3～1.7 g/cm3，彈性模量14.57～37.22 MPa，塑性模量2 859～6 099 MPa，性能指標均可與現(xiàn)有板材比擬。喬巖等[43]利用熱壓方式將糠醛渣或改性糠醛渣制成高性能塊體材料，材料抗壓強度40～350 MPa，抗彎強度30～280 MPa，可用作建筑材料或用于農(nóng)業(yè)基礎建設。

糠醛渣或從糠醛渣中提取的木質素在炭化后可制備炭黑。炭黑由含碳物質經(jīng)不完全燃燒或熱分解得到，常用作染料或橡膠的補強劑。吳美丹[44]通過硫酸鹽法提取出糠醛渣中的木質素，經(jīng)炭化后制備的炭黑與工業(yè)N990炭黑補強丁苯橡膠性能基本接近，糠醛渣直接炭化制備的炭黑由于灰分含量高，表面性能差，可通過粉碎和偶聯(lián)劑改性提高對橡膠的補強效果。張瑞志等[45]利用糠醛渣燃燒后從煙囪中回收的糠醛渣炭，除去其中的灰分得到了性質穩(wěn)定、疏松的炭黑，可以用作碳素墨水的原料，具有一定經(jīng)濟價值。

4 糠醛渣制備化學品

4.1 概述

糠醛渣中纖維素可以水解產(chǎn)生葡萄糖，葡萄糖進一步轉化為乙醇、丁醇、γ-戊內(nèi)酯、乙酰丙酸以及乙酰丙酸酯等增值產(chǎn)品，如圖2所示。

圖2 糠醛渣水解制備生物基化學品Fig.2 Biobased chemicals from furfural residue via hydrolysis

糠醛渣中纖維素的水解可以分為酸水解和酶水解。酸水解是指在適當?shù)臍潆x子濃度、時間和溫度下，糠醛渣纖維素大分子的β-1,4糖苷鍵斷裂生成葡萄糖，又可以分為液體酸和固體酸水解[46]。酶水解是指在纖維素酶的作用下糠醛渣纖維素解聚成葡萄糖。纖維素酶是由內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等組成的復合酶，酶組分之間協(xié)同作用完成水解過程：內(nèi)切葡聚糖酶作用于纖維素非結晶區(qū)形成游離多糖鏈，降低結晶度；外切葡聚糖酶從多糖鏈末端以釋放纖維二糖的方式裂解纖維素；β-葡萄糖苷酶水解纖維二糖產(chǎn)生兩分子葡萄糖[14]。研究表明纖維素酶可通過疏水、離子鍵和氫鍵相互作用不可逆地吸附于木質素表面，從而抑制水解[47]?？啡┰心举|素含量較高，需要采用合適的手段去除，從而提高糠醛渣中纖維素對酶的親和力。采用不同預處理方法處理糠醛渣水解結果見表3，選擇合適的方法去除糠醛渣中的木質素才能得到較高產(chǎn)率的葡萄糖，進而為利用糠醛渣制備高附加值的化學品提供便利的條件，提高原料利用率。

表3 不同預處理方法對糠醛渣水解的影響Table 3 The influence of different pretreatments on the hydrolysis of furfural residue

4.2 乙酰丙酸(酯)

4.3 γ-戊內(nèi)酯

γ-戊內(nèi)酯也是一種重要的平臺化合物，可以用作增塑劑、潤滑劑、有機中間體以及燃料添加劑，通常是由乙酰丙酸經(jīng)鎳、銅等催化加氫合成。由于乙酰丙酸可由糠醛渣制備，γ-戊內(nèi)酯也可利用糠醛渣來合成。雷廷宙等[57]報道了一種直接以糠醛渣為原料，在無機酸和加氫催化劑的作用下制備γ-戊內(nèi)酯的方法。該方法所用酸濃度低，無需回收，原料水解產(chǎn)生的甲酸經(jīng)催化原位產(chǎn)氫，無需額外加氫，符合環(huán)保經(jīng)濟的要求。

4.4 乙醇和丁醇

隨著生物煉制技術的不斷發(fā)展，利用糠醛渣等非糧食作物生產(chǎn)乙醇、丁醇等化工產(chǎn)品成為研究熱點?？啡┰w維素先分解成葡萄糖，然后進一步轉化為乙醇或丁醇等，轉化率主要取決于糖化階段的效率。乙醇和丁醇生產(chǎn)方式主要有分步水解再發(fā)酵和同步糖化發(fā)酵兩種。葡萄糖的積累會抑制纖維素的分解，采用同步糖化發(fā)酵，既克服了葡萄糖的抑制作用，又可簡化設備，是目前研究的主要方向。糠醛渣中含有的抑制糖化的物質可水洗除去，Tang等[58]以水洗后的糠醛渣為原料，利用酵母菌和乳酸菌同時生產(chǎn)乙醇和乳酸，葡萄糖轉化率可達86.8%。由于糠醛渣水洗會產(chǎn)生大量廢水，吉驪等[59]在未水洗糠醛渣中加入無患子皂素表面活性劑進行同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，也可以達到降低抑制物的作用?？啡┰谒鈺r容易被霉菌污染，造成糖的損耗，Dong等[60]利用活性炭和717陰離子交換樹脂對水解液進行脫毒，再和玉米漿混合后滅菌發(fā)酵，得到8.48 g/L丁醇和12.61 g/L總溶劑。

5 糠醛渣作農(nóng)業(yè)用品

5.1 土壤改良劑

糠醛渣pH值較低，含有N、P和K等元素和一定量的腐殖酸。作為一種有機廢棄物，糠醛渣不太可能含有致病微生物，且成本低、可大批量生產(chǎn)，是一種理想的土壤改良劑[61]。應用糠醛渣作土壤改良劑，主要是改良鹽堿地或為藍莓等喜酸植物提供酸性土壤環(huán)境。我國鹽漬化土壤分布廣，總面積約9.913×107hm2，是重要的土地資源。鹽堿地含有大量鹽分，對作物正常生長產(chǎn)生不利的影響。改良鹽堿土主要是調(diào)節(jié)水鹽平衡，降低其pH值。糠醛渣質地疏松且呈酸性，施用于鹽堿地，可以達到改良土壤的目的。崔向超等[62]研究了糠醛渣對濱海鹽堿地玉米生長和土壤微生物性狀的影響，結果表明：施用糠醛渣使土壤pH值顯著降低，可緩解鹽堿脅迫對作物生長的影響，還能提高土壤的生物量、代謝活性和微生物物種均一度，從而提升了土壤質量，使作物產(chǎn)量顯著提高。Zhao等[63]將糠醛渣施用于灌溉沙漠土壤，使得土壤pH值和容重顯著降低，有機質、N、P、K和酶活性提高，玉米產(chǎn)量也相應提高。此外，為進一步改善單一措施的改良效果，還可以采用糠醛渣與其他具有改良效果的物質如脫硫石膏等進行協(xié)同處理[64]。

栽培藍莓的土壤酸堿度條件苛刻，正常生長最適pH值為4.0～4.8，pH值超過5.5會使藍莓生長不良甚至死亡。紀前羽等[65]利用糠醛渣的酸性特征進行藍莓的栽培，使土壤pH值從6.8降到4.5，土壤中有機質含量增加，土壤團粒結構改善，藍莓移栽成活率和單產(chǎn)量提高。獼猴桃也是一種喜酸植物，其生長適宜pH值為5.0～6.5，鐘云鵬等[66]加入不同濃度糠醛渣栽培獼猴桃幼苗，土壤pH值降低，但幼苗生長受到一定抑制，降低糠醛渣濃度是否能降低抑制作用還需進一步研究?？啡┰魍寥栏牧紕┭芯枯^早，技術較成熟，但運輸成本限制了其實際應用，研究還處在試驗田和盆栽階段。此外，要達到真正的改良作用，在應用過程中不能只考慮土壤pH值變化，應該進行綜合評價。

5.2 有機肥料

近年來，化肥的過度使用不僅對環(huán)境造成嚴重污染，也使土壤結構和理化性質遭到破壞，最終導致作物生產(chǎn)能力降低。糠醛渣含有豐富的易分解有機物，具有作物生長所必須的微量元素，能顯著改善土壤理化性質，可用來堆制或生產(chǎn)有機肥料。在堆肥過程中，微生物的生存和繁殖離不開有機物。張婷婷等[67]將糠醛渣加入到園林廢棄物中進行聯(lián)合堆肥，可提供大量有機物用于堆肥初期微生物分解，使堆肥產(chǎn)品養(yǎng)分含量顯著增加，產(chǎn)品容重降低，堆肥持水孔隙度和總孔隙度提高，堆肥產(chǎn)品品質得到改善。研究發(fā)現(xiàn)糠醛渣除本身含有少量腐殖酸外，其富含的纖維素也可經(jīng)降解后產(chǎn)生腐殖酸，腐殖酸作肥料具有良好的生物和化學活性。以糠醛渣為原料合成復混肥，并合理控制施肥量可得到最佳作物經(jīng)濟效益。改土培肥是應對日漸嚴重的肥害現(xiàn)象的首要措施，有機廢棄物糠醛渣充當肥料，不僅提高了作物種植的經(jīng)濟效益，還使資源得到充分利用。但應注意糠醛渣的酸性特征，以免對作物造成毒害。

6 結語及展望

糠醛渣作為一種生物質廢棄物，隨意丟棄會造成資源的浪費，目前在能源化、材料化、合成精細化學品和農(nóng)業(yè)利用等方面取得了一定進展，但如果實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)還存在各種問題，仍需要進一步研究開發(fā)。在糠醛渣高值化利用研究過程中，應綜合考慮糠醛渣自身結構和特性，采用合理的技術手段進行處理，既要提高糠醛渣利用的經(jīng)濟效益，又要兼顧處理方式對生態(tài)環(huán)境的友好程度，避免造成二次污染。針對糠醛渣的特點給出以下具體研究方向及建議：在能源化利用方面，糠醛渣含水量高的特點阻礙了其直接燃燒的應用，開發(fā)合適的循環(huán)流化床鍋爐以及結合燃料共燃技術，可克服糠醛渣含水量高的缺點使其為生產(chǎn)供能甚至用來發(fā)電；糠醛渣通過熱化學轉化的方式可形成固、液、氣3種形式的清潔能源，開發(fā)更加高效的熱化學轉化技術與裝備是需要開展的研究課題。在材料化利用方面，糠醛渣可制成吸附材料對水中的污染物進行吸附處理，要注意避免產(chǎn)生二次污染；糠醛渣制備的復合材料工藝仍需優(yōu)化，以使產(chǎn)品性能更加優(yōu)良。在合成精細化學品方面，主要是利用糠醛渣中纖維素水解成葡萄糖，然后進一步轉化成乙酰丙酸(酯)、γ-戊內(nèi)酯、乙醇和丁醇。需要指出的是，木質素需采用合適的預處理方法脫除，以達到理想的產(chǎn)物收率。在農(nóng)業(yè)利用方面，糠醛渣的應用研究較早，且技術較為成熟，糠醛渣酸性特征以及運輸成本問題，在一定程度上限制了其大規(guī)模應用，因地制宜，就地取材則更加有利于糠醛渣在農(nóng)業(yè)領域的應用。