生物质定向热解制备高附加值化学品研究进展

创新点

高附加值化学品在资源高值利用、经济可持续发展和产业技术升级等方面都具有重要的作用，生物质及其衍生平台化合物逐步取代石油等传统化石资源生产各种高值化学品的策略已成为研究热点。生物质定向热解技术具有原料适用性广、目标产物选择性和产率高、副反应少、废物排放少、环保可持续等优势。文章围绕生物质定向热解制备化学品这一热点话题，总结了预处理方式、反应工况以及催化剂等对多种目标产物的影响规律，分析了制备目标产物的反应路径，为未来生物质规模化制备高附加值化学品提供指导。

通讯作者简介

张会岩教授

张会岩，东南大学青年首席教授、博导，国家重点研发计划项目负责人，国家优青、霍英东青年教师奖获得者。长期从事生物质与固体废弃物热解气化制备高品质液体燃料、碳材料和合成气理论与应用研究，在Science、Nature Communications、PNAS、Energy & Environmental Science、Advanced Energy Materials等国际知名期刊发表论文200余篇，SCI他引8000余次，连续4年入选Elsevier中国高被引学者，科研成果被Nature期刊专题报道，并被中科院编入《科技进展报告》中的“中国科学家具有代表性的部分工作”中。获授权国家发明专利50余件，授权美国专利3件，申请PCT国际专利10余件。近年来，以第一完成人获教育部技术发明一等奖、中国专利优秀奖、日内瓦国际发明展特别金奖、一级学会青年科技奖等多项奖励/荣誉。担任《能源研究与利用》期刊副主编，Fuel Processing Technology等8个国际期刊编委/客座编辑，IEEE国际分布式能源分委会常务理事、垃圾焚烧发电国际咨询委员会（ICCWtE）委员、中国环境科学学会第九届理事会理事等。

第一作者简介

武刚博士研究生

武刚，东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室博士研究生。主要从事生物质热化学转化和利用以及功能炭材料的制备与修饰的技术研究，相关研究成果在Green Chemistry、Bioresource Technology、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Renewable Energy、Fuel、 Journal of Analytical and Applied Pyrolysis等国际期刊发表多篇论文，其中年度热点论文1篇，相关研究成果形成发明专利1项。先后参与国家重点研发计划、国家自然科学面上基金等项目。

生物质定向热解制备高附加值化学品研究进展

作者

武刚，肖睿，张会岩^∗

单位

东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室

基金项目

国家自然科学区域创新与发展联合基金重点资助项目（U23A20641）

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摘要

石油化工产品是制备众多生活和生产用品，如化妆品、润滑油、塑料制品、合成纤维等的原材料，这使得人类对以石油为原料生产的各种化学品的依赖非常严重。基于此，以可再生生物质为原料生产高附加值平台化学品受到了广泛关注。生物质定向热解可选择性地制备多种高附加值平台化学品，已成为目前全球研究的前沿和热点。本文对生物质定向热解制备多种常见的高附加值化学品进行了系统地概述，首先总结了热解原料、热解方式、预处理方式、反应温度、反应时间、催化剂等条件对目标高附加值产物的影响规律，然后分析了生物质定向热解制备目标产物的反应路径，最后对生物质定向热解制备平台化学品的未来发展方向进行了展望，为生物质的高效转化利用提供了一定的依据和借鉴。

研究背景

随着社会的快速发展，煤炭、石油和天然气等传统化石能源正在快速消耗，随之带来的气候环境问题日益严峻。全球的可持续发展战略正面临着巨大的挑战，“碳达峰、碳中和”已成为全世界发展必需实现的重要目标，因此寻找一种可再生的绿色替代能源迫在眉睫，生物质能被认为是未来最有潜力的绿色替代能源之一。

生物质是唯一以含碳物质形式存在的可再生资源，具有资源丰富、分布广泛、CO₂零排放以及废弃物循环再利用等优点，是仅次于石油、煤、天然气的第四大能源。很多日常生活用品的生产过程需要使用石油化工产品作为原材料，例如化妆品、润滑油、塑料制品等，这使得人类对以石油为原料生产各种化学品的依赖非常严重。基于此，以生物质为原料转化生产高附加值平台化学品受到了广泛关注。

生物质可以通过热化学技术转化为“油、气、炭、肥”等高价值产品。生物质热化学转化技术包括热解、气化和液化技术。其中，生物质通过快速热解的方式转化的生物油具有很多优势，包括易储存、易运输、能量密度高、利用方式多样等。生物质热解油中有数百种含氧化合物，不仅可用于制备醇类、酸类、醚类、酯类和芳烃类等高品质液体燃料，还可用于制备高附加值化学品，如左旋葡聚糖、左旋葡聚糖酮、苯、甲苯、苯酚等。本文将从生物质定向热解过程中的原料及催化剂的筛选、热解工况、热解机理详细概述制备高附加值化学品的研究现状和未来的发展趋势，为木质纤维素类生物质更加多元化应用到可再生能源奠定理论基础。

部分图片

图1 生物质热化学转化制备高附加值产品

引文格式

武刚,肖睿,张会岩. 生物质定向热解制备高附加值化学品研究进展 [J/OL]. 能源环境保护:1-14.[2024-01-09] https://doi.org/10.20078/j.eep.20240103.

WU Gang,XIAO Rui,ZHANG Huiyan.Research progress in the preparation of high value added chemicals by directional pyrolysis of biomass[J/OL].Energy Environmental Protection:1-14.[2024-01-09] https://doi.org/10.20078/j.eep.20240103.

　　责任编辑：宫在芹

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