化石能源的巨大消耗和环境意识的提高引发了全球对绿色、低碳和可再生能源的需求。有机固废资源化是实现绿色循环发展的重要内容。生物质废弃物具有存量大、成本低的特点，是解决能源和环境问题的重要可再生材料。作为生物质的主要结构单元，葡萄糖的高效转化利用是生物质废弃物“变废为宝”的关键步骤之一。为推进生物质废弃物向下游的高值高质转化，综述了生物质废弃物催化转化的处理过程及其产物特性，并重点总结了生物质主要水解产物葡萄糖催化转化制备果糖及乳酸的研究进展和技术难点。同时，对比了不同催化剂材料和催化条件对葡萄糖生产果糖和乳酸的产率和选择性的影响，分析了不同转化方法的优缺点。针对当前研究领域面临的问题和挑战，提出了重点突破方向，以期为实际有机固废的资源化处理提供指导。

伴随着经济高速发展、人口规模日益增大、工业化水平提高以及城市化进程加速，有机固体废弃物的产生量大幅增加。据估计，全球每年产生约110亿t有机固体废弃物，其中城市有机固体废弃物超20亿t，预计到2035年将增长到85亿t左右，而我国农业废弃物仅秸秆一项的年产生量超9.0亿t，这些废弃物若处置不当，终将流入海洋或散落在环境中，引发温室效应、有毒径流、藻类大量繁殖等系列问题，对生态系统造成严重威胁。

有机固体废弃物主要包括农林业废弃物(作物秸秆、畜禽粪便、林下废弃物等)工业有机固体废弃物(工业污泥)和城乡生活有机固体废弃物(餐厨垃圾、废塑料、纸张等)等，其具有成分复杂、水分高、难储运但有机组分的比例高等显著特点。根据联合国环境规划署(UNEP)统计数据，有机固体废弃物处理与处置贡献了约5%的全球温室气体排放，排放气体以CO₂和 CH₄为主。目前有机固废多采用填埋及焚烧等方式处理，会对土壤、地下水和空气等产生一系列污染风险，进而诱发诸多人类健康问题，如心脏病、肺癌、呼吸系统疾病和哮喘等。因此，如何通过有效手段实现大宗典型有机固废的绿色高效处理并实现资源化迫在眉睫。

生物质作为一种典型的有机固体废物，在能源需求日增的背景下因其经济性和环境友好性而备受瞩目。生物质可经物理、化学及生物手段制取燃料、化学品和材料，已成为碳基产品的重要来源之一。生物质成分主要包括纤维素、半纤维素和木质素等聚合物，其中纤维素的含量一般为30%~40%，可以通过水解转化为葡萄糖，进而借助化学催化、生物发酵等方式转化为生物基燃料和化学品，从而为低品位的生物质废弃物高值化提供了新的途径。

葡萄糖可通过生物酶法或酸碱催化法异构化得到果糖，同时该过程也是葡萄糖高值化生产其他平台化合物的重要速控步骤之一。以化学催化生成乳酸为例，葡萄糖先异构化生成果糖，果糖通过逆羟醛缩合生成甘油醛和1，3-二羟基丙酮等C₃产物，然后经一系列脱水、水合等反应步骤最终生成乳酸。

果糖作为葡萄糖的同分异构体之一，只在少数生物过程中产生，但其化学活性比葡萄糖更高。果糖是可降解塑料、绿色溶剂、生物基润滑油和生物燃料等诸多化学品最重要的前驱体之一，比葡萄糖更容易转化为目标产物，常见的目标产物有HMF、糠醛和乙酰丙酸等平台化合物。此外，果糖还被广泛应用于食品工业生产甜味剂、蜂蜜等多种产品。乳酸作为12大生物基“平台分子”之一，具有广阔的市场需求，已广泛应用于食品、制药、化妆品和化学工业等诸多领域，并且更易于合成其他高附加值化学品。本文在分析生物质废弃物催化转化制取下游化学品的基础上，重点讨论目前从葡萄糖出发化学催化制备果糖和乳酸的研究进展，并对未来发展提出建议。

图1  生物质单体葡萄糖催化转化制备果糖和乳酸

图2  葡萄糖催化转化制备化学品

图3  葡萄糖异构化为果糖的催化剂及其性能