基于离子液体的生物质组分分离研究进展

生物质资源的开发利用是解决资源危机和能源危机的重要途径,但传统的生物质组分分离工艺效率较低且污染严重,极大地制约了生物质资源的高值化利用。作为一类新型溶剂,离子液体可以溶解纤维素、木质素和天然生物质材料,为生物质的组分分离及加工转化提供了有力的工具。本文简述了离子液体在生物质组分分离中的应用,包括离子液体作为溶剂直接从木质纤维素类生物质中提取分离纤维素和木质素,以及在离子液体介质中通过化学反应降解生物质来分离主要组分的方法。从离子液体优选、反应路径设计、生物质预处理、溶解条件和再生剂等方面分析了生物质组分分离工艺。成本高、效率低且容易引起二次污染是阻碍离子液体用于生物质组分分离的主要因素。为了提高生物质组分分离的经济性和绿色性,今后应着力设计低成本、低黏度、热稳定性强和低毒的离子液体,研发绿色高效的生物质组分分离工艺和离子液体再生方法。     

不同预处理生物质成分与热值差异分析

本研究对玉米秸秆、中药残渣、林业废弃枝桠、废弃木耳菌袋4种生物质基材为研究对象,分别对4种不同生物质进行不同酸碱程度处理,系统分析在预处理前后各生物质主要成分和热值差异。结果表明酸碱预处理使生物质原料的纤维素含量增加,半纤维素含量降低,秸秆的木质素含量增加,林业废弃枝桠和中药残渣的木质素含量降低,总碳含量升高,灰分降低,1%H2SO4处理后的生物质热值要高于1%Na OH处理后的生物质热值。     

不同金属离子对生物质热解特性的研究综述

针对生物质内部和外加金属离子对生物质热解特性的作用,分别论述了金属离子对纤维素、半纤维素和木质素等生物质主要组分热解特性及热解动力学的影响。     

植物生物质构建钠离子电池负极材料研究进展

以废弃植物生物质为基材制备的高值化钠离子电池负极纳米复合碳材料,工艺简单、成本低廉,有望成为传统石墨负极材料的替代品.本文系统梳理了废弃植物生物质应用于钠离子电池负极材料的最新研究现状,具体归纳了木质纤维素类废弃植物生物质(乔木类、秸秆类、干质果壳类)和多糖淀粉类废弃植物生物质(种子类)的生物模板法制备过程,深入阐释了...     

生物质水热液化研究进展

水热液化技术可处理高含水率生物质且无需脱水等高耗能环节,具有良好的经济性与工业应用前景,已成为一种极具潜力的生物质能源利用方式。本文综述了生物质组分水热液化的机理,并对其应用生产进行了概述。回顾了生物质水热液化的研究历程,重点阐述纤维素、半纤维素、木质素、脂质和蛋白质等生物质的主要组分结构和水热液化反应机理,以及生物质水热液化反应器的工艺流程,明确了生物质水热液化存在的问题并对其发展方向进行展望。     

过氧化氢漂白富纤维素材料制备透明纤维素膜研究

为了有效地分离生物质组分,探索了由分离的生物质组分制备透明纤维素膜的方法,并且实现了生物质原料的有效利用。从甘蔗渣和杨树中提取乙醇电离,在分离液体体系的组分后,使用碱性过氧化氢体系的漂白组分分离富含纤维素的物质。使用三因素正交实验来优化漂白过程。通过超声处理从漂白的甘蔗渣制备透明的纤维素膜。结果表明,过氧化氢对纤维素和木质素的去除有明显的漂白作用,甘蔗渣的漂白效果优于杨木。     

离子液体溶解木质纤维素及其组分研究进展

木质纤维素是地球上含量极丰富的可再生资源。用离子液体溶解木质纤维素材料及其组分进而生产生物质能源产品是一种新型环保的木质纤维素利用方法。对离子液体溶解木质纤维素材料及其组分的研究进展进行了综述,并对离子液体在生物质能源中的应用前景进行了展望。     

木质纤维素生物质催化转化为高附加值产品的研究进展

从纤维素、半纤维素和木质素三种组分的角度,综述了木质纤维素生物质催化转化为高附加值产品的研究进展。对木质纤维素各组分可转化成的高附加值产品进行了简要的分类介绍,为木质纤维素的有效利用提供重要的可行性参考途径。重点归纳总结了糠醛、酯类、多元醇、烷烃等产品由木质纤维素催化转化而来的主要条件因素,并对各类催化剂的催化性能进行了简要的分析评价。最后对如何提高木质纤维素生物质催化转化为高附加值产品的效率提出了建议和思路。     

农业废弃生物质在废水处理中的应用研究进展

生物质资源具有来源广泛、价格低廉、可再生等优势,但大部分的生物质资源只是被简单的掩埋或焚烧,未能实现废弃生物质的有效资源化利用。近些年来,越来越多的国内外学者开始研究,利用废弃农业生物质在资源回收和生态环保等领域等创新应用。目前,利用农业废弃生物质制备出吸附剂、生物炭和复合材料成为研究者们关注的重点。因此本文通过综述常见的几种废弃生物质对工业废水的净化处理、污染水体的治理以及修复水环境等领域具体应用现状,并展望了未来废弃物生物质的综合应用发展前景。     

离子液体介质中纤维素资源转化研究进展

木质纤维素是地球上最丰富的可再生有机碳资源,将其高效转化为化学品或燃料,对缓解全球能源危机和解决环境污染问题具有重要意义。离子液体因对木质纤维素具有独特的溶解性能,近年来作为新型溶剂在生物质转化中获得广泛应用。综述了离子液体用于木质纤维素预处理及化学转化的最新研究进展,包括纤维素溶解、木质纤维素组分分离、纤维素水解制葡萄糖、六碳糖及纤维素催化转化制5-羟甲基糠醛以及碳水化合物的其他转化途径等,同时对基于离子液体平台的生物质转化技术存在的挑战、未来发展趋势及工业化前景进行了展望。     

非酶催化转化半纤维素生成能源及高附加值化学品

利用非酶工艺将半纤维素转化成能源及高附加值化学品具有技术上和经济上的可行性。本文详细介绍通过水热法、微波辅助法、离子液体以及复合型固体催化剂将半纤维素催化转化成乙醇、丁二醇等能源以及糠醛、酸、呋喃类高附加值化学品的国内外研究进展。非酶催化工艺克服传统酶催化反应条件苛刻、酶成本高等缺点,但对反应设备要求高,反应机理不明确,反应选择性低。因此,深入研究反应机理、改善反应条件成为今后研究方向。     

Greenhouse gas emissions of bioenergy from agriculture compared to fossil energy for heat and electricity supply

Increasing the use of bioenergy is one promising option to reduce greenhouse gas emissions. Hence it is important to know the greenhouse gas emissions of bioenergy systems in comparison to fossil fuel systems. A life cycle analyses of biomass and fossil fuel energy systems is made to compare the overall greenhouse gas emission of both systems for heat and electricity supply. Different bioenergy systems to supply electricity and heat from agriculture are analysed for the Austrian situation in 2000. Total emissions of greenhouse gases (CO₂, N₂O, CH₄) along the fuel chain, including land use change and by-products, are calculated. The systems taken into consideration are different conversion technologies and different fuels from agriculture. The methodology was developed within the International Energy Agency (IEA) Bioenergy Task 25 on `Greenhouse Gas Balances of Bioenergy Systems'. In this paper the results of selected bioenergy systems for heat supply and combined supply of electricity and heat shown as emission of CO₂-equivalents per kWh for bioenergy systems in comparison to fossil fuel systems, and as a percentage of CO₂-equivalent reduction. The results demonstrate that some of the bioenergy systems reduce greenhouse gas emission already because of avoided emissions of the reference biomass use and/or because of certain substitution effects of by-products. In general the greenhouse gas emissions of bioenergy systems are lower compared to the fossil systems. Therefore a significant reduction of greenhouse gases is possible by replacing fossil energy systems with bioenergy systems. This comparison should help policy makers, utilities and industry to identify effective agricultural biomass options in order to reach emission reduction targets. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

生物质微波热解制备液体燃料和化学品的研究进展

微波热解是一种高效的生物质转化利用技术,具有独特的热效应和非热效应,可将生物质转化为液体燃料和化学品,能有效缓解能源压力,减少环境污染。本文着重探讨了生物质原料特性、微波吸收剂、催化剂对生物质微波热解制备高品质液体燃料和化学品的影响。原料特性的影响主要从生物质的水分含量、灰分含量和有效氢碳比三方面展开论述,催化剂包括金属盐、金属氧化物、ZSM-5、微波驱动型催化剂以及其他一些催化剂,如HY、MCM-41和碳基催化剂等。简述了生物质的微波热解特性、液体燃料的组成以及转化机理,并对现存的热解机理复杂、产物复杂不稳定、目标产物选择性差、催化剂易结焦失活、重复性差等问题进行了分析,展望了未来的发展方向,以期为生物质的高效转化利用提供依据。     

Recent Developments in the Conversion of Biomass to Renewable Fuels and Chemicals

The rapid and ongoing increase in consumption of petroleum for transportation fuels, chemicals and energy is not sustainable. Therefore, development of technology that uses agricultural, animal, forestry and municipal solid waste as renewable feedstock is critical to the US economy and national security, and presents a significant opportunity for new catalysis, chemistry and process research. This paper will outline recent developments on the conversion of biomass to renewable fuels and chemicals with emphasis on new opportunities for thermochemical catalysis.     

林木生物质化学品的开发利用研究进展

生物质资源作为唯一可以替代石化资源合成高附加值化工产品的可再生资源,近年来成为国内外研究的热点。本文从林木生物质资源不同组分及其转化方法入手,重点介绍了淀粉基、木质纤维素基和油脂基化学品的开发利用现状,旨在为林木生物质化学品的进一步开发利用提供参考。     

低浓度乙醇催化制备下游化学品研究进展

随着石化资源的不断枯竭和石油价格的飞涨,以化石资源为原料的化学品生产受到了严峻的挑战。可再生的生物质作为化石资源的替代原料进行化学品的生产可以减少对石化资源的依赖,对于人类可持续发展战略具有重要意义。生物质发酵得到生物乙醇,然后以乙醇为平台通过催化转化的方法得到下游化学品,是从生物质得到化学品的重要方法。本文综述了以乙醇转化成其它下游化学品的催化过程,着重介绍和评价了乙醇催化制氢、催化脱水制乙烯以及其它化学品开发的发展状况。最后讨论了当前亟待解决的问题和对策。     

Nitrogen and biofuels; an overview of the current state of knowledge

Biofuels are forms of energy (heat, power, transport fuels or chemicals) based on different kinds of biomass. There is much discussion on the availability of different biomass sources for bioenergy application and on the reduction of greenhouse gas emissions compared to conventional fossil fuels. There is much less discussion on the other effects of biomass such as the acceleration of the nitrogen cycle through increased fertilizer use resulting in losses to the environment and additional emissions of oxidized nitrogen. This paper provides an overview of the state of knowledge on nitrogen and biofuels. Increasing biofuel production touch upon several sustainability issues for which reason sustainability criteria are being developed for biomass use. We propose that these criteria should include the disturbance of the nitrogen cycle for biomass options that require additional fertilizer inputs. Optimization of the nitrogen use efficiency and the development of second generation technologies will help fulfill the sustainability criteria.     

林业生物质热化学转化利用研究现状

生物质是唯一可转化成常规的固态、液态和气态燃料以及其它化工原料或产品的可再生碳资源.随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,生物质资源以其可再生、资源丰富、分布广泛、CO₂零排放等优点日益成为国内外众多学者研究的热点.热化学高效转化利用技术的研究是生物质能源开发利用的最主要途径.作者对近年来国内外生物质热化学转化技术的最近研究进展进行综述,从我国实际情况出发,对生物质能源热化学转化的发展趋势进行预测,提出我国生物质能源研究开发利用的发展前景和建议.     

金属基离子液体催化生物质转化研究进展

生物质是自然界中含量丰富且唯一可再生的有机碳资源,可以经过化学反应转化为高附加值碳基化学品和燃料,被认为是传统化石资源的理想替代品。催化材料的设计开发是生物质资源开发和利用的关键所在,离子液体因其独特的可设计性,在生物质资源利用过程中得到广泛应用。鉴于金属活性中心的催化活性以及离子液体的可设计性,将金属活性中心引入离子液体中制备金属基离子液体催化剂在生物质领域受到广泛关注,并取得一定进展。基于上述背景,本文综述了近年来金属基离子液体催化剂在生物质催化转化过程中的研究进展,重点介绍金属氯化物型、多金属氧酸盐型金属基离子液体在生物质基碳水化合物、木质素催化转化制备平台化学品,以及油脂催化（转）酯化制备生物柴油方面的研究进展;同时还综述了金属螯合物型金属基离子液体以及离子液体金属盐在生物质催化转化方面的研究工作。此外,对金属基离子液体在生物质资源方面的应用进行了总结和展望,并对金属基离子液体催化剂的设计提出建议,以期有助于生物质资源的开发和利用。     

石化行业碳中和技术路径探索

2019年,中国石油和天然气消费所排放的CO₂为21.1亿吨,占全国总排放量的21%。在我国2060年碳中和目标下,石化行业亟需碳中和技术创新。本文介绍了国内外石化行业碳中和政策措施,从碳减排、碳零排和碳负排三方面分析了石化行业碳中和技术路径。碳减排方面包括石油/天然气绿色开发、过程低碳利用、减污降碳协同技术;碳零排方面包括可再生能源与核能发电、绿氢以及零碳原料/燃料替代,如生物质制汽柴油、芳烃等大宗能源化学品技术;碳负排方面包括生物能源与碳捕获和存储（BECCS）及CO₂转化燃料化学品技术。此外,还介绍了石化行业碳中和信息技术,包括人工智能、大数据和物联网三方面。本文将为我国石化行业碳中和路径探索提供技术参考。