我科学家实现木质纤维素三素高效分离

  本报北京5月30日电 记者齐芳从中国科学院获悉，中国科学院大连化学物理研究所研究员王峰带领的团队，在木质纤维素三素分离和高值化利用方向取得重要突破。这项研究成果在助力非石化资源高值化利用的同时，有望弥补我国生物质原料利用不充分、生物质基材料进口依存度高等问题。相关成果日前发表在国际学术期刊《自然》杂志上。

  木质纤维素是自然界中储量最丰富的可再生原料，广泛来源于木材、竹材、秸秆等，主要由纤维素、半纤维素和木质素（以下简称“三素”）组成。“纤维素分子交织成束，分散于半纤维素和木质素组分中，形成类似于‘钢筋混凝土’的结构，在植物生长中发挥支撑和保护的作用。但这种结构，也让这三个组分难以通过物理方式分离，化学方法通常只能利用其中的一种或两种组分（以纤维素组分为主），难以实现三组分的高值化利用。”王峰介绍，特别是占三素总量20%~30%的木质素，在反应过程中容易发生自身缩合，难以高效分离和高值利用。例如，日常生活中常用的纸，主要是对木质纤维素进行化学法处理，部分脱除木质素生产的。但在制备过程中，由于木质素组分易发生不可控的碳碳键缩合反应，难以完全与纸浆分离，并导致木质素的催化反应活性大幅降低，通常作为工业废料直接烧掉。

  王峰团队针对木质素分离中易发生低值化自缩合等难题，设计并开发了催化木质素芳基化的三素分离（CLAF）技术。王峰介绍：“我们利用木质素易缩合的倾向，通过引入具有高亲核活性的木质素衍生酚，大幅提高木质素发生芳基化反应的选择性。基于CLAF技术提取的芳基化木质素通过催化解聚，可制备环境友好的可再生双酚及寡聚酚；联产的纤维素组分和半纤维素糖可分别转化为高纯溶解浆和木糖/糠醛。”

  这一策略不仅解决了分离的难题，相关产物也都有很好的市场应用前景。例如，利用这种策略生产的可再生双酚，具有优良的市场应用前景，有望在涂料、胶黏剂、通用塑料和工程塑料领域提供可再生和环境友好的产品方案。