中　国　造　纸　学　报

Transactions of China Pulp and Paper

Vol

23, No

1, 2008

　收稿日期

: 2007

　本课题为国家自然科学基金资助项目

( 30671647)

。

　作者简介

于建仁

男

;

在读硕士研究生

;

研究方向

制浆化学。

mail: ppmyu@163

com

生物质精炼与制浆造纸工业

相结合的研究

于建仁　张　曾　迟聪聪

(

华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室

广东广州

, 510640)

摘　要

面对全球的资源短缺与能源危机

生物质资源由于其可再生性和环保性而越来越受到人们的重视。生物质精炼

(B iorefinery)

作为一个重要的理念近来引起了人们的关注。制浆造纸工业作为生物质资源的巨大消耗者

其与生物质精炼的结合可以是多方面的

文章综述了生物质精炼与制浆造纸工业相结合的有关研究与展望。

关键词

能源

;

生物质精炼

;

预处理

;

半纤维素

;

黑液

;

木素

中图分类号

: TS7; Q77

　　　　文献标识码

: A

　　　　文章编号

: 1000

6842 ( 2008) 01

0080

　　资源与能源问题是目前全球面临的普遍问题。据

有关专家预测 , 若按当前经济发展速度对资源和能源
的需求 , 地球上已探明蕴藏的可开采使用的煤、石油
和天然气将分别在 200 年、40 年和 60 年内耗尽

[ 1 ]

。

从可持续发展的角度看 , 只有将人类对资源和能源的
需求逐步转移到生物质资源上 , 才能从根本上解决问
题。据世界能源部门资料统计 , 地球上 , 每年绿色生
物量的增加约为 1170亿 t, 相当于 400亿 t石油 , 其
中 800亿 t分布在森林中 , 其余分布在草原、荒原、
田野、沼泽及荒漠中

[ 2 ]

。木质纤维原料因其具有可

再生性和绿色环保的优点越来越引起人们的重视 , 由
此从石油精炼

( Refinery ) 引出了生物质精炼

(B iorefinery) 的概念。

生物质精炼主要是针对可再生的植物资源而言

的

[ 3 ]

, 是指将其中的生物质

(木素、纤维素和半纤

维素 ) 经过一定的处理转化成燃料、电热能和高附
加值的化工产品等。目前国内外对生物质的应用主要

体现在能源作物、燃料乙醇、生物柴油、生物质电
能、沼气、生物质材料等几个方面。

全球的资源短缺与能源危机给制浆造纸行业也

带来了巨大的挑战 , 同时也提供了发展的契机。众
所周知 , 制浆造纸工业是生物质资源的巨大消耗
者 , 因此生物质精炼必然可以与制浆造纸工业广泛
结合。通过发展生物质精炼可以将传统的化学浆厂
变成一个浆纸 ——

—生物质精炼联合加工厂

[ 4 ]

, 这样

除了生产浆料以外 , 还可以从废液或预处理液中提
取半纤维素和木素等生物质成分 , 通过转化进一步
生产高附加值的产品如乙醇、碳纤维、聚合物、煤
油和生物柴油等。

例如 : 在传统的碱法制浆过程中 , 分别占木材

原料质量约 20%和 30%的半纤维素和木素会溶解
而进入制浆黑液 , 这些黑液通常是通过碱回收系统
被燃烧 , 以生产蒸汽、电能和回收氢氧化钠及硫化
钠。但其中半纤维素的热值比较低 ( 13

16MJ /kg) ,

如果不是将其燃烧 , 而是将这些半纤维素转化为新
的生物质产品如乙醇、聚合物等则可以大大提高其
附加值

[ 4 ]

。

结合制浆造纸而研究的生物质精炼方式主要有 :

蒸煮前预处理提取半纤维素、半纤维素水解发酵生产
乙醇、黑液中生物质的回收利用、黑液气化、从塔罗
油中提取资源等。

1　蒸煮前预处理提取半纤维素

传统的化学法制浆一般是直接蒸煮原料 , 这样原

料中的生物质尤其是半纤维素大部分进入制浆废液而
被浪费掉 , 从而忽略了半纤维素作为生物质资源的潜
在价值。例如 : 半纤维素可以通过水解发酵生产燃料
乙醇 , 也可以用作造纸助剂等。因此 , 可以考虑在削
片和制浆工段之间采用条件比较温和的预抽提方法分
离出纤维原料中的一部分半纤维素 , 然后将此半纤维