天大新工艺 木质素变废为宝

    本报讯（记者张国  通讯员靳莹）我国制浆造纸工业每年要从植物中分离出1000万吨左右的木质素副产品，其中超过95%以“黑液”形式直接排入江河或浓缩后烧掉。最近，天津大学化工学院教授李永丹带领团队设计了“木质素一步法高效催化转化工艺”，突破性地将碱木质素完全转化成为高附加值的有机小分子化合物，能够做到将“用之困难，弃之污染”的木质素变废为宝。

    目前，该工艺在实验室已经全面实现，进入到了中试和成果转化阶段。相关研究成果发表在顶级综合类化学刊物《德国应用化学》上，同时申请国际发明专利1项，国内专利4项。

    木质素是一种由苯丙烷结构聚合成的三维大分子复合材料，通过醚键和碳碳键连接而成的长链芳香族化合物。它是唯一可以提供芳香环单体的可再生原料。这些芳香烃单体可用于制造从塑料汽水瓶到农药、药物等不同物品。目前，芳香烃几乎完全来自石油。现有的木质素催化炼制过程多是把木质素气化，通过费托、甲醇等合成工艺合成液体产物，能耗高、效率低，且产生焦油等废料，李永丹团队则利用“一步法高效催化转化工艺”变废为宝，把木质素稳定的长链“打断”，分解成高附加值的有机小分子化合物。

    “我们以碱木质素为原料，采用钼基金属纳米催化剂，在超临界乙醇中，一步反应将木质素解聚为高附加值的有机小分子化合物。之后采用闪蒸技术将反应后的乙醇溶剂迅速分离，将液体产物通过连续精馏实现精制与分离。”李永丹说。

    该团队在国际上首次采用纳米结构的α碳化钼基催化剂，这是一种价格便宜的催化剂，却在解聚木质素过程中，除了产生芳香烃，还产生长链醇类、脂类这些本身制备困难、价格颇高的小分子化合物，可谓“一举多得”。研究人员同时利用纳米催化材料与超临界流体的协同促进原理，不需要酸性环境，只需超临界乙醇溶剂就能 “一步反应”将木质素解聚，进一步简化了制备的条件和步骤。

    “目前，国际上报道的木质素催化反应体系较少，且产物收率低，副产固体结焦”，李永丹说，”我们的方法简便又经济”。

    据介绍，山东某纸业公司采用这种工艺后，每吨1200元的木质素经过催化转化，总产值可高达每吨51400元。