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可再生能源的新星？ 来源 洛桑联邦理工学院 翻译 郑邦晓 审校 笑辰 添加甲醛（左）和不添加甲醛（右）的木质素提取过程 木质素（Lignin）是存在于木材的大型分子链，通常在生物燃料生产过程中被废弃。但洛桑联邦理工学院（EPFL）的化学家们提出新方法，仅添加甲醛即将它变为生物能源中的“新星”。
为了降低对化石燃料的依赖性，我们需要转向植物源的生物燃料及化学品，但高性价比地从植物和其他有机物（统称生物质）中生产它们是工艺上的一大挑战。生物质大多源自非食用植物（像树、草和藻类），其糖分可通过发酵生产燃料。生物质同时含有木质素，这是种广泛存在于木质部及表皮并赋予植物硬度的大分子复杂有机聚合物，通常因难以加工处理而被废弃。现在，EPFL的科学家们仅加一种常见化合物，就能将木质素变废为宝——高达80%的木质素可转化为生物燃料和塑料的重要分子。这项有望量产的正在申请专利的方法已被刊登在《科学》杂志上。
复杂但高能
木质素是种极复杂的生物聚合物，充斥着每一个植物细胞的厚壁。它约占植物生物量的1/3，其能量密度比传统用于生产生物燃料的糖类高出30%。但木质素却难以提取和转化——在提取过程中，木质素往往因其不稳定性而快速破坏，科学家一直难以将其有效分解并转化为燃料或化学品。
目前，由 EPFL 的杰里米·卢特巴赫（Jeremy Luterbacher）教授率领的国际科研团队发现，添加甲醛就能有效分解木质素。甲醛是工业中最常见的化学品之一，生产过程简单且成本低廉。使用甲醛能稳定木质素，防止木质素降解，并高效地生产出代替石油化工品的基础材料。其产率比不使用甲醛高出3-7倍。 木质素提取过程，A为标准的酸化过程，包括提取、浓缩和水解，木质素单体释放率为7-26%；B为经甲醛稳定后再水解的过程，其单体释放率提高至47-78%。 量产
卢特巴赫教授曾于2014年发明一种从植物中安全、廉价地提取糖类的方法（同样发表于《科学》）并获得业界认可。他表示，“根据实验所用木材，我们的单体产率介于50-80%。这当中的化学反应相对容易，难就难在如何为试点找到资金来证明这一点”。他认为可再生能源的市场困难重重，主要是因为变化无常的政策和大幅波动的能源价格。市场的不确定性，特别是考虑到要与称霸的化石燃料作竞争，往往使投资者对这样的创新平台望而却步。
卢特巴赫还表示，“这项技术非常不错。如果全球政治高层对摒弃石油燃料的立场一致，投资者便会关注。但我认为瑞士是个好的起点，因为瑞士人坚定地支持清洁能源，并乐于展示新技术，所以我非常看好它的前景。”
原文链接：http:///news/2016-10-biofuel-wealth.html 论文信息
【题目】Formaldehyde stabilizationfacilitates lignin monomer production during biomass depolymerization 【作者】Li Shuai, et al. (école Polytechnique Fédérale de Lausanne) 【期刊】Science 354 (6310): 329-333 【日期】Published 20 October 2016 【DOI】http://dx./10.1126/science.aaf7810 【摘要】 Practical,high-yield lignin depolymerization methods could greatly increase biorefineryproductivity and profitability. However, development of these methods islimited by the presence of interunit carbon-carbon bonds within native lignin,and further by formation of such linkages during lignin extraction. We reportthat adding formaldehyde during biomass pretreatment produces a soluble ligninfraction that can be converted to guaiacyl and syringyl monomers at neartheoretical yields during subsequent hydrogenolysis (47 mole % of Klason ligninfor beech and 78 mole % for a high-syringyl transgenic poplar). These yieldswere three to seven times those obtained without formaldehyde, which preventedlignin condensation by forming 1,3-dioxane structures with lignin side-chainhydroxyl groups. By depolymerizing cellulose, hemicelluloses, and ligninseparately, monomer yields were between 76 and 90 mole % for these three majorbiomass fractions. 【链接】http://science./content/354/6310/329
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来自： solomon214 > 《优秀论文》
