生物质炼制工程科学问题——生物质抗渗流屏障的提出

生物质炼制是学术界和产业界共同关注的热点问题。由于缺乏适用于复杂固相物料的生物质炼制工程理论基础,迟迟难以突破生物质产业的技术经济瓶颈。基于多年对生物质固相物料传质问题的研究,归纳出生物质炼制工程共性关键科学问题——生物质抗渗流屏障。在生物质抗渗流屏障理论指导下,解析了汽爆破解抗渗流屏障的作用机制,构建出以汽爆为核心的高效集成创新的生物质炼制产业化示范技术体系。     

2014生物质炼制专刊序言

生物质是自然界最丰富的含碳有机大分子功能体,它有望通过"生物炼制"实现"石油炼制"的辉煌。但是由于生物质资源本身及其转化过程的复杂性,生物质产业虽备受关注,却被认为是遥远的未来产业。传统的生物质资源化利用思路都是先耗费一定的能量破坏生物质结构,然后再进行转化,不仅没有考虑到产品的功能需求,而且过程的原子经济性不高。如何实现化学键更加复杂的固相木质纤维素生物质炼制是实现生物质产业的关键和难点。理想的生物质炼制的目的是以最大得率分离木质纤维原料中各个组分,以尽可能地保持分子的完整性,最大可能地优化利用和最终实现最大价值。这就要求生物质炼制应当是基于原料结构、过程转化和产品特点三者的关联,面向原料、面向过程、面向产品的炼制过程。本期专刊报道了我国生物质炼制技术领域专家学者在原料炼制、炼制技术、组分转化等领域取得的最新研究进展。     

低温等离子体生物质炼制技术

生物质炼制是世界各国的战略性研究方向。目前,主要有汽爆、酸、碱等炼制技术,而低温等离子体因具有独特的化学活性和高能量等优势而倍受青睐。本论文系统阐述了基于低温等离子体技术的生物质预处理、降解制糖、选择性功能改性、液化、气化等炼制技术的研究进展,并探讨了低温等离子体生物质炼制的机理及其今后研究发展方向。     

中草药生物质炼制工程

目前我国中药产业面临资源紧张、药材利用率低、加工过程浪费严重等问题,究其原因主要是单一药效成分利用、加工转化技术落后所致。针对上述问题,从生物质炼制角度,综述了实现中草药资源高效利用的原料预处理、提取、转化及残渣后处理等4个关键单元操作中主要技术的研究进展,并指出中草药生物质炼制工程发展趋势与前景。     

木质纤维生物质炼制和多级资源化利用——生物质高值化的必由之路

<正>生物质炼制是一种以木质纤维素可再生资源为主要原料基础,通过化工与生物技术相结合的加工过程,综合利用原料各组分和中间产物,实现以炼制生产液体燃料与大宗化工产品为目标的新型工业模式。随着化石资源的日益枯竭,作为解决后化石资源时代能源、材料和     

盐肤木生物质炼制工程

盐肤木为我国乡土植物,分布范围广,资源量丰富。盐肤木果实含有油脂,但含油量低,因此盐肤木是一种非典型油料植物,不能单独作为油料植物进行产业化开发。作者根据多年对盐肤木果实和枝桠梢头物料特性的研究,提出了以蒸汽爆破为核心技术的盐肤木生物质炼制新模式,提取的盐肤木果油申请了国家卫生部新资源食品并获得了新资源食品许可批文。以盐肤木资源为原材料,以蒸汽爆破技术为依托,集成不同组分分离技术,各组分分别进行功能转化,形成了盐肤木果油、生物柴油、蛋白饲料、黄酮、本色面巾纸、酚醛树脂、生物质成型燃料、沼气八大产品的盐肤木生物质炼制技术体系和生态产业链集成,为自然界中非单一经济型野生植物资源的开发提供了新的模式。     

基于生物质物料特性的汽爆过程解析

认知生物质物料复杂特性及其与汽爆过程的关系,提出适用于不同生物质物料的汽爆过程理论依据,是实现汽爆作为通用炼制技术的关键。文章从生物质物料特性出发解析汽爆过程,探讨了木质纤维素类生物质化学组成、物理结构、水分状态、颗粒尺寸以及非木质纤维素类物料特性与汽爆过程的关系;以降低汽爆能耗和提高汽爆效果为目的,归纳了不同物料特性下汽爆工艺和参数的选择依据,为不同生物质物料汽爆工艺和操作条件的开发选择和优化提供理论指导;在此基础上,发明了基于物料特性的多种新型汽爆工艺,使汽爆应用领域得到极大拓宽,以期建立以生物质为通用原料的新型工业技术体系和研究平台。     

中科院举办生物质炼制产业技术情报专场发布会

<正>中国科学院过程工程研究所和中国科学院文献情报中心近期联合举办生物质炼制产业技术情报专场发布会,来自地方政府科技主管部门、行业协会、产业园区、工业企业及科技服务机构代表等近百人参加了本次发布会。情报分析专家基于对国内外相关技术的专利情报分析,发布了蒸汽爆破、固态发酵以及纤维素丁醇三项技术的国内外研究重点、发展趋势及其产业化应用情况,过程工程所生物质炼制工程课题组对发布的技术内容进行了解读。     

木质纤维素乙醇预处理技术研究进展

<正>生物炼制是非粮生物质利用大规模产业化成败的关键,也是工业生物技术研究和产业化开发的重点领域,受到了广泛的关注和重视。为此,我们特别邀请了山东大学曲音波教授的科研团队,以连载的形式,对非粮生物质生物炼制过程工程的相关技术和产品开发进行解读,主要从生物质原料的预处理、过程相关的酶水解技术以及发酵菌种改良等方面展开,以期读者对非粮生物质生物炼制技术开发及其产业化发展有一个更深入的了解。     

木质纤维素生物质炼制和多级资源化利用技术

木质纤维素生物质高值化利用的主要途径是当前的生物质炼制及多级资源化利用模式,即生物质各组分分别转化为材料或化学品,最终实现生物质组分的高值化利用。概述了当前生物质转化为材料和化学品的主要思路,即基于"生物质原始结构解译-组分选择分离-分离组分的结构解析及高值转化"的模式,该模式对于木质纤维素资源高效利用具有重要的指导意义。     

中国工业生物技术的历史、现状和未来

生物经济需要构建可再生生物质资源的新型工业模式,即以生物炼制替代化石资源炼制,形成新的生产方式。生物炼制是开拓创新型技术,即采用多联产技术．实现生物质的高效综合利用。是生产能源、材料与化工产品的新型工业模式。工业生物技术是生物炼制的核心技术,是人类生物技术发展史上继医药生物技术、农业生物技术之后的第三次浪潮．     

中国工业生物技术的历史、现状和未来

生物经济需要构建可再生生物质资源的新型工业模式,即以生物炼制替代化石资源炼制,形成新的生产方式。生物炼制是开拓创新型技术,即采用多联产技术．实现生物质的高效综合利用。是生产能源、材料与化工产品的新型工业模式。工业生物技术是生物炼制的核心技术,是人类生物技术发展史上继医药生物技术、农业生物技术之后的第三次浪潮．     

生物质原料预处理、组分分离到结构选择性拆分——生物质原料工程学的发展

在石化资源日益匮乏的严峻形势下,生物质将成为未来新一代生物及化工产业的最理想的替代原料.因此,如何使生物质资源成为生物基能源、生物基化学品和生物基材料的通用原料,成为目前世界各国共同关注的焦点和热点.从生物炼制及生物质科学与工程的发展可以看出,原料预处理是实现生物质高效转化的必要手段,而组分分离-定向转化是原料预处理的进一步提升,它可以实现纤维素、半纤维素和木质素的分别转化,但是仍然存在着原子利用率不高、能耗高、工艺路线复杂等问题.鉴于生物质是一个功能大分子体,要使其成为通用原料,应该根据原料结构特点和产物要求,发展结构化功能高值拆分的转化过程,即原料的选择性结构拆分思路.从原料预处理到组分分离,再到选择性结构拆分,实现了原料工程学的发展与逐步成熟,其最终目的是要真正建立以生物质为通用原料的新型工业技术体系和研究平台.     

新书介绍

<正>气相爆破技术与生物质炼制本书系统分析了气相爆破技术原理及固体多组分物料蒸汽爆破组分分离机制,并对气相爆破的工艺设备进行了介绍,重点对其生物质炼制应用工艺进行了阐述。本书可供国内生物工程、生物材料、生化工程等领域的研究生、相关研究人员以及从事生物质开发利用的企业技术人员阅读参考。     

书讯

<正>气相爆破技术与生物质炼制化学工业出版社出版本书系统分析了气相爆破技术原理及固体多组分物料蒸汽爆破组分分离机制,并对气相爆破的工艺设备进行了介绍,重点对其生物质炼制应用工艺进行了阐述。本书可供国内生物工程、生物材料、生化工程等领域的研究生、相关研究人员以及从事生物质开发利用的企业技术人员阅读参考。     

预处理对木质纤维素生物质细胞壁超微结构的影响

预处理是提高木质纤维素生物质向生物燃料转化的有效途径,但生物质的天然抗降解屏障严重阻碍了这一转化的进行,因此全面了解预处理过程中植物细胞壁的微观结构及区域化学变化是实现农林生物质高效转化的基础。本文总结了多种预处理方法对植物细胞壁超微结构影响的研究进展,对生物质科学研究可能有一定的促进和指导作用。     

自然生物系统在生物质高效转化利用中的科学价值与应用前景

<正>开发利用可再生的生物质资源对于解决人类发展面临的资源与环境危机具有重要意义。在自然界中,很多生物系统能够有效地克服生物质抗降解屏障,研究和利用自然高效生物转化系统是解决生物质高效转化这一重大科学问题最具潜力的有效途径之一。文章综述了自然生物转化系统的生物预处理机制及其     

纤维素生物质新型水解技术的研究进展

纤维素生物质水解技术是生物质资源转化的关键技术之一,在传统的酸水解和酶水解技术基础上,近年来出现了一些新型的水解技术,它们一般都具有绿色高效、对环境友好等特点;回顾并综述了纤维素生物质水解技术的最新进展,并对纤维素生物质水解技术的发展研究方向提出了设想.     

固体碱活性氧蒸煮用于木质生物质预处理和组分分离

随着环境问题的日益突出和化石资源的逐渐枯竭,对可持续生物质资源的开发利用越来越引起人们的重视。由于木质生物质具有天然的抗降解屏障,有效预处理和组分分离被认为是实现生物质高值化利用的必要步骤,也是难点所在。近年来,基于生物质资源全组分、多元化综合利用的"生物精炼"理念兴起。基于生物精炼理念和绿色化学原则,笔者团队开发了一种新型的固体碱活性氧蒸煮预处理体系,并最终发展形成了系统的各组分高值化利用工艺路线。固体碱活性氧蒸煮工艺避免使用传统工艺常用到的水溶性强碱和含硫化合物,并以廉价的水为溶剂,成本低廉,环境友好,有很好的产业化利用前景。围绕固体碱活性氧作用机制、蒸煮工艺优化和各分离组分性质进行了概括总结,以期为该工艺的深入研究和木质生物质精炼技术的发展提供经验与参考。     

微生物降解木质纤维素类生物质固废的研究进展

自然界中的细菌、真菌、放线菌及某些病毒是降解木质纤维素的主要微生物,它们在生物质固废能源的转化和利用上起桥梁作用,能变废为宝,实现生物质固废的资源化利用。根据生物质固废相关处理技术及生物质固废资源化成果转化,总结微生物降解生物质固废的有关处理技术及应用。在综合国内外现有研究成果的基础上,以木质纤维素类生物质固废为例,从微生物种类和生物质固废资源化成果转化两个方面对微生物降解木质纤维素类生物质固废有关技术进行分析,提出每项技术存在的问题,并展望每项技术的发展前景。