江　苏　造　纸

J IANGSU ZAO ZHI

2010

年

月

第

期

(

总第

期

)

生物质精炼在造纸工业中的应用模式和发展趋势

沈葵忠　房桂干　梁芳敏　胡剑民

(中国林业科学研究院林产化学工业研究所 ,南京市 ,210042)

作者简介

:沈葵忠

男

博士

副研究员

硕士生导师

;

主

要从事木材制浆造纸新技术及废纸高效利用方面的研究工
作。电邮

shenkuizhong @yahao . co m. cn.

本课题为系“十一

五”

国家科技支撑计划专题

(2006BAD18B0502)

研究内容。

　　摘　要 　本文对生物质精炼技术的概念和木材生物质精炼工厂

( IFBR)

的路线进行了阐述。对传统硫酸盐制

浆造纸工厂如何转化为综合林业生物质精炼工厂的原理进行了分析

总结了三种转化类型。详细介绍了近中性预

抽提

制浆模式、

酸性预水解

制浆模式和碱预处理纤维素糖化发酵乙醇模式。保留制浆造纸生产的综合林业生物

质精炼工厂将是近期主要的发展模式

可为传统造纸工厂带来额外的经济收益。在传统制浆之前进行预抽提

分

离出的抽提液可以用来生产乙醇和乙酸及其它化学品

抽提后的木片进行制浆和漂白

对纸浆强度和光学指标没

有不良影响

新增用于改造的投资回报率达到

7. 1 %

～

13 %

。根据我国造纸工业特点

木材造纸工厂转化

IFBR

工

厂也将走保留制浆的发展模式

;

草类原料造纸工厂转化为生物质精炼工厂具有一定的优势和可行性。

关键词 　生物质精炼　硫酸盐制浆　造纸工业　生物技术　水解　乙醇

1 　生物质精炼技术及综合林业生物质精炼工厂

　　工业革命以来 ,化石资源一直是人类的主

要能源和化学品资源。然而地球上可利用的化

石资源非常有限。乐观估计 ,石油资源 (包括新
发现的石油和油砂储量) 将在 100 年内消耗殆
尽。然而地球上的生物质资源其生产周期在 1
月到 80 年不等 ,相对于化石资源 ,却是可再生
的 ,合理使用 ,可实现长期可持续性经营。可表

1 中列出了主要生物质的再生循环周期。地球

上植物生物质或木质纤维素生物质 (Ligno -

cell ulo sic bio ma ss) 总年生产量为 1700 亿吨 ,

其中森林面积约占地球面积的 9. 5 %、

陆地面

积的 32 % ,年生产量最大 ,约为 730 亿吨 ,约占
总的木质纤维素生物质的 42. 9 % ;其次是草类
木质纤维素生物质 ,其年生产量为 187 亿吨 ,约
占总木质纤维素生物质的 11 %。

生物质精炼技术 (Biorefinery Technolo

gy) 是最大化地利用生物质资源 ,将其转化为各

种生物质产品和能源等技术 ,可实现生物质能
源、

生物质材料、

生物质化学品、

生物质燃料与

生物质之间的可持续循环 ,是一项高效率、

低

表

　生物质和化学资源的循环再生周期

化学品

循环再生周期

藻类

农作物

草类

灌木

树木

石油、

天然气和煤

月

月～

年

年～

年

年～

年

2 . 8

亿年

成本、

绿色无污染的技术 ;采取能量和碳元素的

“捕捉 - 释放”的使用方式 ,不会额外增加大气

环境的 CO

排放量 ,减缓地球气温变暖速度 ,

同时满足人们当前对化学品、

材料和能源等各

方面的需求 ,符合可持续发展的要求 ,目前主要
包括生物发酵、

提取分离、

绿色制浆、

热解、

气化

等技术。

近年来 ,北美森林工业面临巨大的挑战 ,有

多方面原因 :高昂的能源费 ,不断增加的纤维成
本 ,未得到充分更新的老化设备。北美森林工
业的领导者们正在寻求创造性的措施以重振该

・