農林廢棄物盈利大

文/胡利娟

農林廢棄物盈利大

文/胡利娟

統計顯示，農林廢棄物每年尚有1.8億噸需能源化利用，并且農林廢棄物總量將會呈逐年增長之勢。業內專家表示，從長遠看，應鼓勵農林廢棄物的科技研發，并適度產業化。

作為國內外研究熱點之一的農林生物質高效轉化制備液體燃料，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，從中國林業科學研究院獲悉，摘得2016年度國家科技進步獎二等獎的“農林生物質定向轉化制備液體燃料多聯產關鍵技術”項目成果，突破了農林生物質廢棄資源的降解產物定向調控、生產過程連續化、多聯產高值化利用等工程化關鍵技術，一舉解決了以往轉化過程中存在的降解產物組分復雜、原料轉化率低、產品質量不穩定、能耗高等諸多難題。

自主研發 三項創新

歷時八年，由中國林科院林產化學工業研究所、江蘇悅達卡特新能源有限公司、金驕特種新材料（集團）有限公司等主要單位攜手完成的該項目，主要是以木質纖維、植物油脂等農林生物質為研究對象，從定向液化反應規律及調控機制、催化裂解產物定向轉化的作用機理等基礎理論著手，創新研究降解產物定向調控、生產過程連續化、多聯產高值化利用等關鍵技術與裝備，開發出農林生物質定向轉化制備液體燃料與多聯產工程化集成技術。

“其實現了農林生物質廢棄資源的能源化和高值化綜合利用，減少農林廢棄物資源對環境的影響，有效替代化石燃料，節能減排，產生顯著的經濟、社會和生態效益。”該項目主持人蔣劍春研究員強調說。

蔣劍春稱，該項目是多家單位共同努力，自主研發，獲得了多項科技創新成果，具體為：首先，新研發了農林生物質熱化學降解產物定向調控技術。揭示了木質纖維和植物油脂等不同原料的定向降解過程基本規律，創制了定向調控產物分子結構及分子量的催化降解技術，首次成功開發出規模化應用的工程化成套關鍵技術。

其次，創制了連續酯化和酯交換制備液體燃料的關鍵技術。發明了連續酯交換專用催化劑，首創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化制備生物柴油工程化集成技術；創制了連續酯化耦合精餾分離制備富烴燃油及燃油添加劑關鍵技術。

最后，創新了液體燃料聯產高值化生物基新材料關鍵技術。發明了氧化降解木質素改性酚醛泡沫材料的連續化制備和生物柴油雙鍵結構組分非均相催化聚合等關鍵技術，首次成功開發出木質素改性酚醛塑料和高閃點增塑劑等生物基新材料工程化技術。

據了解，該項目成果集成了農林生物質定向轉化制備液體燃料多聯產關鍵技術，獲得授權發明專利47件，并制定1項行業標準。建成了年處理8萬噸木質纖維制備乙酰丙酸及酯、年產10萬噸生物柴油、全球最大的年產5000噸催化裂解制備富烴燃油和國內外首條年產6萬立方米木質素改性酚醛泡沫等4條連續化示范生產線。

業內專家一致認為，該項目成果總體技術達到國際先進水平，尤其是在木質纖維原料全質利用選擇性轉化乙酰丙酸及其酯，植物油脂連續轉化高品質燃油聯產環保增塑劑工程化等關鍵技術上。

加速推廣 促產發展

目前，雖然我國農林生物質轉化制備液體燃料技術已經取得了初步進展，但還存在著熱化學降解產物定向可控性差、生產過程間歇式、高值化全質利用率低等技術瓶頸，從而導致降解產物組分復雜、原料轉化率低、產品質量不穩定、能耗高，以及安全性差和經濟效益不明顯等問題，難以大規模推廣應用，嚴重制約了產業化進程。

為此，該項目成果先后推廣到江蘇、浙江、山東、內蒙古、安徽等地區，先期實施，共建成12條生產線，主要產品總產能每年達30萬噸，可轉化生物質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。

據統計，該項目成果推廣應用期間取得了顯著的經濟、社會和生態效益，對新能源和環保產業發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、生物柴油等產品國內市場占有率約30%。

蔣劍春稱表示，該項目成果的推廣應用，不僅為我國農林剩余物定向轉化與高值化利用技術的進步提供了堅實的基礎理論和技術支撐，還提高了技術與裝備的市場競爭力，以加快推動和促進了我國生物質產業的技術進步和產業化進程。

與國內外同類技術相比，該項目成果在定向熱化學降解上，分子量及分子結構可控，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。

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

在多聯產高值化利用上，氧化降解木質素反應活性提高50%，實現泡沫保溫材料工業化連續生產，產品閃點提高30℃，可用于90℃高溫電纜料。

突破“兩限” 前景廣闊

“該項目所制備的鋯型酯化反應固體酸性催化材料具有很好的應用前景”；

“反應精餾可以解決精煉反應中反應平衡移動的問題，促進了燃油品質的提升”；

“堿性催化劑能夠用于提升植物油的燃料性能”……

該項目科技成果的成功應用，除了國內同行的高度關注外，還頗受國外專家的好評，連連稱贊。

國家林業局鑒定認為，該項目取得的3項關鍵技術均達到了國際先進水平。特別是，在木質纖維原料全質利用、液化產物選擇性轉化乙酰丙酸及其酯、木質素預處理活化和生物油脂連續轉化高品質燃油聯產環保增塑劑工程化、自熱式定向催化裂解與精餾耦合、高閃點生物基環氧類增塑劑制備等關鍵技術方面達到了國際領先水平。生物油脂能源化多聯產工程化關鍵技術研究成果具有完全自主知識產權。

業內專家稱，“木質纖維原料全質利用液化過程定向調控與煉制產業化關鍵技術”總體技術達到國際先進水平。在木質纖維原料全質利用液化、液化產物選擇性轉化乙酰丙酸及其酯、木質素預處理活化等方面處于國際領先水平。

而“生物油脂能源化多聯產工程化關鍵技術”研究成果，則具有完全自主知識產權，生物油脂連續轉化高品質燃油聯產環保增塑劑工程化、自熱式定向催化裂解與精餾耦合、高閃點生物基環氧類增塑劑制備等關鍵技術達到國際領先水平。

另外，“天然油脂制備生物柴油新技術”利用脂肪酸不同結構，采用不同工藝研究制備了生物柴油聯產脂肪酸二聚體，具有創新性和自主知識產權。

國家林業局表示，在農林生物質定向轉化制備液體燃料研究方面，目前生產的燃料油儲存期偏短，需進一步開展裂解油穩定化及分級分離的應用基礎理論和關鍵技術的研究。例如，通過催化加氫改性技術，提高裂解油儲存穩定性，開發出達到3#通用航空煤油國家標準的生物質燃料油，進一步拓展裂解油的應用領域。

同時，在木質素的高效利用研究方面，其化學降解機理和分子結構調控機制還沒完全明晰，需進一步研究木質素降解基礎理論，以及木質素改性高分子材料的基礎結構與應用性能的關聯性，實現對木質素分子結構的有效調控，進一步提高木質素反應活性，開發出性能更加優越的系列木質素改性生物基新材料，為木質素的高值化利用提供更多的途徑。