固體催化劑用于甘油催化轉化制備乳酸研究進展

唐 成, 李雙明,2*, 于三三,2*

（1. 沈陽化工大學 化學工程學院, 遼寧 沈陽 110142; 2. 遼寧省化工分離技術重點實驗室, 遼寧 沈陽 110142）

在應對全球氣候變化的背景下, 資源和環境是經濟可持續增長的決定性因素, 碳基資源的增效減排及合理利用關系到國計民生的大局. 中國的“雙碳”目標［1-2］需要能源革命、 技術革命、 產業變革,而關鍵環節是技術變革, 為了達到“雙碳”目標, 碳減排、 碳封存、 碳替代、 碳循環將是4個最主要的技術路徑［3-5］. 甘油作為生物柴油在生產過程中的主要副產物（每100 kg生物柴油可以產生出10 kg甘油［6-7］）, 通過脫水、 氫解、 選擇性氧化等反應生成乳酸、 聚甘油、 1,2-丙二醇、 甘油酸、 二羥基丙酮等眾多高附加值衍生物（圖1）, 對副產物甘油進行高效利用, 將有助于提高生物柴油工業化的經濟性［8］.

圖1 甘油轉化為有用化學品的不同途徑［8］Fig.1 Different pathways for the conversion of glycerol into useful chemicals［8］

乳酸（Lactic Acid, LA）具有兩個旋光性立體異構體: L（+）和D（-）［9-10］. 乳酸的用途廣泛, 可在化妝品工業中作保濕劑、 在紡織工業中作媒染劑、 在食品工業中作添加劑（如酸化劑、 防腐劑等）、 在乳制品工業中作pH值調節劑、 防腐劑［11］. 還可生產聚乳酸（PLA）［12-13］, 在醫療行業, 聚乳酸可用作外科縫合線、 骨科植入物等. 全球乳酸市場以16.2%的年增長率增長, 預計2025年將達到1.96×106t［14］.2016年乳酸全球市場規模為12.9億美元, 預計2025年乳酸全球市場規模將會達到98億美元［15-16］. 由于乳酸的市場需求增長迅速, 將低附加值甘油轉化為高附加值的乳酸具有經濟可行性.

碳水化合物（如葡萄糖和蔗糖）經生物發酵可以生成乳酸［17］. 但在生……