| 成果名称: | 非木材原料成浆性能提升及综合生物炼制的基本问题研究 |
| 完成单位: | 华南理工大学 |
| 主要人员: | 付时雨、刘浩、李兵云、张春辉、伍红、张曾 |
| 介绍: | 非木材是我国丰富的植物纤维原料，传统方法制造纸浆存在废液回收难的问题，将非木材植物纤维原料（农林废弃物）高值化利用是当前人们关注的主要问题。本成果提出综合生物炼制的概念（先进行不同组分的拆分，并将大分子材料化、降解小分子物质进行生物转化）。对非木材原料竹子、蔗渣和芦苇，以及棕榈废弃物，与阔叶木材（桉木）进行比较研究。 1）对原料的化学成分分析，纤维素，半纤维素的含量与阔叶木接近，因此研究中选用阔叶木桉木进行了相关比较。根据纤维原料特性不同，采用不同的预处理方法进行预处理，并进行后续制浆或者高值化产品的生物炼制研究。 2）对于桉木与蔗渣进行酸性和弱碱性的预处理，采用亚硫酸盐为预处理试剂，酸性条件预处理，更加有利于原料中的半纤维素去除，并大幅度提高纤维素的水解糖化。本研究的创新在于提出以路易斯酸--氯化铁/表面活性剂为预处理试剂，不仅处理效果好、毒性小，而且处理后的原料酶解效率高，采用合适的方法氯化铁可以回收再利用。并提出从草类原料转化为乙醇的生物炼制经济运行模式。 3）对竹子、蔗渣和芦苇进行热水和稀酸（稀醋酸）预处理后制备溶解浆比较，结果稀醋酸预处理比热水预处理需要的温度较低，后续制浆更好。在优化条件下，竹子制备溶解浆的效果更好。本研究的创新之处在于：利用竹子经稀醋酸预处理，硫酸盐法蒸煮以及D0ED1漂白后获得的溶解浆（ -纤维素大于90%，白度90%ISO以上），最终溶解浆的得率达到 37%，高于文献报道值。一般制备溶解浆的得率在30%左右。 4）模拟纸浆多次回用，采用氢氧化钠溶液去除纸浆中不同含量的半纤维素，得到的纸浆中含有不同含量的半纤维素，然后抄纸，进行打印，测定纸张的打印性能，发现除去纸浆中少量的半纤维素，纸张的不透明度提高；纸张的油墨吸收和透印值变化不大，但是当纸浆中的半纤维素含量降低至5%时，纸张的油墨吸收和透印值明显降低。以前未有此方面的报道。 5）对于棕榈废弃物原料继续了亚硫酸盐预处理，结果发现利用中性或者弱碱性条件预处理，可以将棕榈废弃物纤维进行分级，厚壁细胞（纤维）可以制成纸浆，用于造纸，而薄壁细胞可以水解成葡萄糖，用于发酵产生乙醇。提出其综合生物炼制途径。 6）对于竹子、蔗渣和芦苇的预处理液，因为含有半纤维素降解的单糖，经酵母发酵产生乙醇，经梭菌发酵产生丁醇和丙酮；经木醋杆菌发酵可以产生细菌纤维素，具有较高附加值。对于预处理的分步脱毒处理，是提高后续各类发酵的关键。 |
| 批准登记号: | 粤科成登（2）字【2017】0146 |
| 登记日期: | 2017-05-20 |
| 研究起止时间: | 2012.01 至2015.12 |
| 所属行业: | 农、林、牧、渔业 |
| 所属高新技术类别: | |
| 评价单位名称: | 国家自然科学基金委员会 |
| 评价日期: | 2016.03.21 |
