第九章 生物质催化转化.pdf

82 2016年第 6期 料，也是生物质转化利用过程中的重要组分 J。纤 类、25％醇类组分等 ¨。利用动植物油脂可以生产 维素以1，4一B一糖苷键连接葡萄糖单元，具有高度 多种重要化学品，包括表面活性剂、润滑剂、涂料等。 有序的结晶结构并且分子 内富含氢键。因此，纤维 近年来，由于生物柴油的兴起，动植物油脂的研究与 素溶解性能差、难降解。目前，纤维素主要有三种转 应用量大规模增长。此外，废弃食用油脂 (如地沟 化方式，其中热解反应可用于生产成分复杂的生物 油)的利用以及动植物油脂基生物高分子材料的制 油，气化反应可以用于制备合成气，而水解反应 (即 备也是当前研究的一个热点 ¨。 酸水解或生物酶解)则可利用葡萄糖等平台分子将 9．1．3．6 微 藻 藻类生物质是原生生物界一类真核生物，有些 纤维素定向转化为众多高附加值的下游产品 。 9．1．3．2 半纤维素 藻类为原核生物，如蓝藻 门等。藻类生物质包括大 型藻与微藻两部分，是生物燃料的重要原料之一。 半纤维素在木质纤维素中占有25％～35％，其 其中微藻以其生长速度快、产油量高、不 占用耕地、 中聚木糖是含量最丰富的半纤维素 。与纤维素仅含 葡萄糖单一组分不同，半纤维素是由多种糖聚合而 可在污水中生长、有效捕获工厂排放的 CO 等优 成，包括五碳糖(木糖、阿拉伯糖)、六碳糖(甘露糖、 点，成为藻类生物质研究的重点 。微藻通常含有 葡萄糖、半乳糖)以及其他糖酸等 』。以木聚糖为 碳链长度为C ～C 的油脂以及一定含量的游离脂 例，其主要以1，4一B—D一吡喃型木糖为主链 ，此外 肪酸(20％ ～50％)。利用微藻生产生物燃料可 以 还有阿拉伯糖、葡萄糖酸、乙酸、甲基醚等构成的支 很好地解决 “汽车与人争粮食”等问题 。 链 J。正是因为半纤维素的组成糖基多样化，可 以 9．1．4 生物质的转化利用 从半纤维素获得葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、果糖、核 通过化学转化和生物发酵等方法，可以将木质 糖等多类下游平台分子。 纤维素、糖、油脂等生物质转化为现代社会所需的燃 9．1．3．3 木质素 料和化学品。这些产 品包括生物汽油、生物柴油和 木质素占木质纤维素总量的 18％ ～25％，主要 生物乙醇以及生物质基高分子聚合物单体、药物中 以苯丙基单元构成，同时含有羧基、羟基等其他官能 问体等。化学转化的常见反应包括催化水解 、热解、 团 j。丰富的基团使得木质素成为具有应用潜力 气化、加氢、氧化等。本章将 以燃料和化学品为 目 的生物质原料之一。与其他两种木质纤维素类似， 标，重点介绍木质纤维素、油脂及其衍生物的重要化 同样可以通过气化、热解等方法将之转化为合成气、 学催化转化过程。 生物油等，并进一步转化为液体燃料和化学品。同 9．2 纤维素转化 时，与纤维素和半纤维素不同，木质素中富含芳香基 团，因此可以将之催化转化为丰富的芳香族化合物。 木质纤维素 (1ignocellulose)是 自然界最丰富的 但是木质素组成结构复杂且具有不确定性，限制 了 可再生生物质资源 ，是植物骨架的重要部分，主要包 其高效利用 。 括纤维素、半纤维素以及木质素(图9—2)。 9．1．