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原文鏈接：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/2/493861.shtm

預(yù)處理是實(shí)現(xiàn)以木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)為原料、制備燃料和化學(xué)品生物煉制過程的基礎(chǔ)，決定了煉制的方向和效率。近日，中國科學(xué)院廣州能源研究所生物質(zhì)能生化轉(zhuǎn)化研究室研究員莊新姝團(tuán)隊(duì)在溫和有機(jī)預(yù)處理生物質(zhì)研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表于《綠色化學(xué)》（Green Chemistry）。

有機(jī)溶劑預(yù)處理由于高效的組分拆解性能、拆解纖維素組分高保留酶解以及回收木質(zhì)素組分高純度易于轉(zhuǎn)化的優(yōu)勢，成為預(yù)處理研究的熱點(diǎn)之一?，F(xiàn)有酸性有機(jī)預(yù)處理體系大多依靠較高的反應(yīng)溫度和（或）酸濃度，才能在一步反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素和半纖維素組分的完全脫除。同時，預(yù)處理體系對松木等軟木原料的適應(yīng)性有限。

莊新姝團(tuán)隊(duì)采用調(diào)變有機(jī)體系溶劑效應(yīng)以促進(jìn)體系木質(zhì)素溶解的策略，構(gòu)建了乙二醇苯醚-丙酮-水（APW）組成的多元溶劑相變體系，采用簡單易行的綜合強(qiáng)度因子（CSF，combined severity factor）調(diào)控預(yù)處理過程，實(shí)現(xiàn)了溫和條件（~120℃）下，一步對多種木質(zhì)纖維生物質(zhì)的有效拆解（甘蔗渣、玉米秸稈、竹屑、松木屑中木質(zhì)素脫除率均超過90%）；并對木質(zhì)素低含量樣品（木質(zhì)素<4%）的酶水解效率差異進(jìn)行了相關(guān)性分析研究。

該研究中，研究人員在考察APW預(yù)處理體系中木質(zhì)素脫除率與時間、溫度、酸濃度以及固液比的關(guān)系中，比較了BBD響應(yīng)面法優(yōu)化和CSF調(diào)控的差異。他們提出CSF=~1.86可用作有效木質(zhì)素去除率的指標(biāo)，在多個等CSF的溫和條件下實(shí)現(xiàn)了甘蔗渣的有效拆解（木質(zhì)素去除和半纖維素去除>98%）。研究人員對該體系的原料適宜性進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)對甘蔗渣、松木、玉米秸稈和竹屑的木質(zhì)素去除率均在90%以上。

對木質(zhì)素低含量樣品酶水解效率差異的相關(guān)性分析研究表明，纖維素的比表面積、LOI、底物比表面積是影響酶解的主要因素。

該研究為木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)預(yù)處理溶劑體系的構(gòu)建和優(yōu)化提供了策略，為溫和條件組分分離過程的調(diào)控提供了簡易可行的指導(dǎo)。研究成果有望應(yīng)用于生物質(zhì)煉制的組分分離預(yù)處理領(lǐng)域，為降低預(yù)處理能耗、提高三素利用效率、促進(jìn)低碳綠色木質(zhì)纖維素的高值化利用做出貢獻(xiàn)。

上述研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃國際科技創(chuàng)新合作項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金和廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金等項(xiàng)目的資助。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1039/D2GC04404H