生物质高值化利用第一课

生物质资源的化学转化与利用随着环境问题的日益严重，人们对可再生能源的需求也越来越迫切。

生物质资源作为一种可再生能源，具有广泛的应用前景。

然而，生物质资源的利用仍然面临着一些挑战，其中最主要的问题是如何进行高效的化学转化。

本文将探讨生物质资源的化学转化与利用的现状和未来发展方向。

首先，我们需要了解生物质资源的特点。

生物质资源主要包括植物纤维、农作物秸秆、林木废弃物等，是一种由光能转化而来的有机物质。

相比于化石燃料，生物质资源不仅来源广泛，而且具有低碳排放、可再生等优势。

因此，生物质资源的化学转化与利用被视为一种可持续发展的能源选择。

其次，我们来看一下生物质资源的化学转化技术。

目前，生物质资源的化学转化主要包括生物质制氢、生物质制油和生物质制糖等几个方面。

生物质制氢是将生物质资源通过热解、气化等技术转化为氢气，用于替代传统的化石燃料。

生物质制油是将生物质资源通过催化裂解、热解等技术转化为液体燃料，如生物柴油和生物乙醇。

生物质制糖是将生物质资源通过酶解、发酵等技术转化为糖类，用于生产生物基化学品和生物能源。

然而，生物质资源的化学转化仍然存在一些挑战。

首先，生物质资源的复杂性导致化学转化过程的复杂性。

生物质资源中含有多种组分，如纤维素、半纤维素和木质素等，它们的结构复杂、相互交织，使得化学转化的选择性和效率受到限制。

其次，生物质资源的转化过程需要高温、高压等条件，对设备和能源的要求较高。

此外，生物质资源的化学转化还面临着经济性和可持续性的挑战，如生产成本高、资源利用率低等问题。

为了克服这些挑战，科学家们正在不断研究和开发新的化学转化技术。

一方面，他们致力于改进现有的化学转化方法，提高转化效率和选择性。

例如，通过催化剂的设计和优化，可以实现生物质资源的高效转化。

另一方面，他们也在探索新的化学转化途径，如生物催化、微生物发酵等。

这些新技术可以降低转化温度和压力，减少能源消耗，提高资源利用率。

此外，生物质资源的化学转化与利用还需要与其他领域的技术相结合。

生物质气化技术讲座(一)生物质气化是生物质能高层次利用的良好途径刘国喜　庄新姝　(吉林农业大学工程技术学院　长春　130118)夏光喜　(吉林省桦甸市农业局　桦甸　132400)1　生物质能高层次利用的重要性生物质能是地球上几乎到处都有的一种洁净的可再生能源,是人类赖以生存的主要能源之一。

目前,全世界每年由光合作用生成的生物质,仅有1%左右被作为能源利用,其消耗量占全世界每年总能耗的14%,仅排在煤炭、石油、天然气之后。

我国生物质资源丰富,其中农作物秸秆产量为6.04亿t(1995年统计);林业原木生产和木材加工的残余物同年统计数量为3725.77万m3;另外还有相当数量的薪炭林资源。

从古至今,这些生物质资源作为能源利用,基本上是采取直接燃烧方式,浪费严重。

我国农村传统炉灶的热效率很低,仅为10%左右。

近20多年来推广的省柴炉灶实际热效率也只有25%左右,能量损失仍较大。

秸秆、薪柴是低品位能源,直接燃用,劳动强度大,不卫生,影响生活质量的提高。

逐渐富裕起来的农民迫切希望能用上清洁、方便的优质燃料,以摆脱烟熏火燎的生活环境。

在一些燃料缺乏的地区,农民极力向大自然索取,砍伐林木、割搂野草,致使森林及草地被破坏、土壤退化、水土流失、洪涝成灾,给生态环境造成了严重恶果。

在生活燃料不缺乏的某些地区,夏季忙于换茬复种倒地,在田地中焚烧大量秸秆,火焰四起,浓烟滚滚,影响了交通和人们的健康,也浪费了资源。

随着化石燃料的日趋紧张和环境污染的不断加剧,人们已经认识到开发利用生物质能的重要性。

利用转换技术将生物质能变为高品位能源,逐步替代矿物燃料,可把节省下来的生物质用于还田,为畜牧业提供饲料,为工业企业提供原材料,以达到保护资源与环境,发展经济,为子孙后代造福,实现持续发展的目的。

2　生物质气化是生物质能高层次利用的良好途径面向21世纪,世界上许多国家,包括工业发达的国家,为了经济的发展和人民生活水平的提高,在解决能源紧缺问题方面取得了一个共识:要大力开发利用可再生能源,其中最有广泛实用价值的便是生物质能源。

利用生物质资源生产高附加值化学品随着全球对石化产业的依赖度不断提高，环境和能源问题越来越严重，生物质资源作为一种替代石化资源的天然资源备受关注。

生物质资源是指由植物、动物、微生物等能够生长、繁殖而产生的可再生资源，如秸秆、木材、各种农产品加工废弃物、微生物等。

其中，植物是目前使用较广泛的生物质来源，其种类丰富、资源丰富、可再生性好、易处置等特点，使其在替代石化资源方面有着广泛的应用前景。

随着科技的发展和环境意识的提高，生物质资源已经广泛应用于生产高附加值化学品，如生物柴油、聚乳酸等。

生物柴油作为替代传统柴油的一种绿色能源，在国内外得到了广泛的应用，其生产原料可以是酸化油、废油等，还可以从含糖材料如甘蔗、玉米秸秆等中提取得到，具有绿色环保的特点。

聚乳酸，则是以生物质资源为原料的一种生物降解塑料，其生产原料可以是玉米淀粉、木质纤维等，具有可降解、可吸收、可模压成型等特点，广泛应用于一次性餐具、医疗器械等领域。

生物质资源利用的关键在于高附加值化学品的生产。

对于生产高附加值化学品，关键在于选择合适的生物材料和生产技术。

生物质材料中含有大量的糖类、蛋白质、木质素等生物化学成分，这些物质可以通过发酵、酶解、脱水等技术加工得到高附加值化学品。

生产高附加值化学品需要充分考虑生产过程中产生的废物和污染物的处理，实现资源的充分利用和环境保护。

可以通过将生物质资源与石化资源进行混合，生产出性能更好、稳定度更高的高附加值产品。

例如，将生物基丁苯橡胶与传统橡胶混合，可以得到性能更优异、价格更具竞争力的橡胶产品。

这种混合技术不仅可以提高生物质资源的利用效率，还可以实现与传统石化产品的有机结合，促进石化和生物质资源的协同发展。

生物质资源在产业发展中有着重要的作用。

利用生物质资源生产高附加值化学品是生物质资源利用的重要途径。

随着科技的发展和环保意识的提高，生物质资源将会得到更加广泛的应用。

我们应该鼓励生物质资源的利用，实现石化资源向生物质资源的转变，保护环境，促进可持续发展。

非粮生物质高值化利用非粮生物质是指不用于食品或饲料的植物原料，如农作物秸秆、木材废弃物、城市固体废弃物等。

随着全球人口的增长和经济的发展，对能源和化工原料的需求不断增加，非粮生物质作为一种可再生资源，具有巨大的潜力和重要性。

高值化利用是指将非粮生物质转化为高附加值产品或能源的过程。

这种利用方式能够最大程度地提高资源的利用效率，减少对传统能源和化工原料的依赖，同时也有助于减少环境污染和温室气体排放。

一种常见的高值化利用方式是将非粮生物质转化为生物能源，如生物乙醇和生物柴油。

生物乙醇是通过发酵过程将含有淀粉和糖分的植物材料转化而成的燃料。

生物柴油则是通过酯化和脱水过程将植物油转化而成的燃料。

这些生物能源不仅可以替代传统的化石能源，还能减少温室气体的排放，有利于环境保护。

除了生物能源，非粮生物质还可以用于生物基化工原料的生产。

生物基化工原料是指通过将非粮生物质转化为化学品和材料的过程。

例如，将木材废弃物转化为纤维素和半纤维素，再经过化学反应得到纤维素醚和半纤维素醚，这些化学品可以用于涂料、粘合剂和纺织品等领域。

此外，还可以将非粮生物质转化为生物塑料，用于替代传统塑料，减少对石油资源的依赖。

除了生物能源和生物基化工原料，非粮生物质还可以用于生物质热能的生产。

生物质热能是指通过将非粮生物质燃烧或气化得到的热能。

这种热能可以用于取暖、工业生产和发电等领域，不仅减少了对化石能源的需求，还能减少环境污染。

非粮生物质还可以用于土壤改良和农业废弃物的处理。

将农作物秸秆还田可以提高土壤的肥力和保水能力，减少化肥的使用量。

同时，将农业废弃物进行堆肥处理，可以减少污染物的排放，同时获得有机肥料。

非粮生物质的高值化利用具有重要的意义。

通过将非粮生物质转化为生物能源和生物基化工原料，可以减少对传统能源和化工原料的依赖，降低环境污染和温室气体的排放。

同时，非粮生物质的高值化利用还能促进农业废弃物的处理和土壤改良，提高农业可持续发展水平。

生物质资源的化学转化与能源利用随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，生物质资源的化学转化与能源利用成为了研究的热点。

生物质资源是指来自植物、动物和微生物的有机物质，包括木材、农作物秸秆、食品废弃物等。

通过化学转化，可以将生物质资源转化为各种高附加值的化学品和燃料，实现资源的高效利用和环境的可持续发展。

一、生物质资源的化学转化技术1. 生物质的预处理生物质资源通常需要经过预处理才能进行化学转化。

预处理的目的是破坏生物质的结构，提高其可溶性和反应性。

常用的预处理方法包括物理方法（如磨碎、粉碎）、化学方法（如酸碱处理）和生物方法（如微生物发酵）。

预处理可以有效提高生物质的转化率和产物的选择性。

2. 生物质的降解生物质的降解是将其转化为低分子化合物的过程。

常用的降解方法包括酶解、酸解、热解和微生物发酵。

酶解是利用酶将生物质分解为可溶性的糖类，酸解是利用酸将生物质分解为可溶性的有机酸，热解是利用高温将生物质分解为气体、液体和固体产物，微生物发酵是利用微生物将生物质转化为有机酸、醇和气体。

3. 生物质的转化生物质的转化是将其降解产物进一步转化为高附加值的化学品和燃料的过程。

常用的转化方法包括气相催化、液相催化和生物转化。

气相催化是利用催化剂将气体产物转化为液体燃料或化学品，液相催化是利用催化剂将液体产物转化为高附加值的化学品，生物转化是利用微生物将降解产物转化为有机酸、醇和生物燃料。

二、生物质资源的能源利用1. 生物质燃烧生物质燃烧是将生物质直接燃烧产生热能的过程。

生物质燃烧可以用于供暖、发电和工业生产等领域。

与化石燃料相比，生物质燃烧可以减少二氧化碳的排放，具有较低的碳排放和环境污染。

2. 生物质液体燃料生物质液体燃料是将生物质转化为液体燃料的过程。

常见的生物质液体燃料包括生物柴油和生物乙醇。

生物柴油是将生物质油脂经过酯化反应转化为柴油燃料，生物乙醇是将生物质糖类经过发酵和蒸馏转化为乙醇燃料。

生物质液体燃料可以替代传统的石油燃料，减少对化石能源的依赖。

农林废弃物的生物质原料资源化高效利用关键技术及产品开发随着社会的发展，人们对环境保护和资源利用的要求越来越高。

农林废弃物作为生物质原料的重要组成部分，其资源化高效利用已成为当前研究的热点。

本文将从生物质原料的分类、预处理、转化技术等方面展开论述，探讨农林废弃物的高效利用关键技术及产品开发。

一、生物质原料的分类与预处理1.1 生物质原料的分类农林废弃物主要包括秸秆、枝叶、果实、种子等。

这些废弃物中含有丰富的有机质，是生物质能源的重要来源。

根据来源和性质的不同，可以将农林废弃物分为秸秆类、果壳类、树皮类、枝叶类等。

1.2 生物质原料的预处理生物质原料在进行高效利用前，需要进行预处理。

预处理的目的是提高生物质原料的热值、降低水分含量、改善颗粒形状等。

预处理方法主要包括干燥、破碎、筛选等。

二、生物质原料的转化技术2.1 秸秆类生物质原料的转化技术秸秆类生物质原料主要通过压缩成型、热解、气化等方法进行转化。

其中，压缩成型是一种常用的方法，可以将秸秆压成固体燃料或生物肥料；热解是一种高温条件下的分解反应，可以将秸秆转化为液体燃料或炭素材料；气化是将秸秆转化为可燃气体的过程，可以用于发电或供暖。

2.2 果壳类生物质原料的转化技术果壳类生物质原料主要通过发酵、制浆等方法进行转化。

其中，发酵是一种利用微生物将果壳中的有机物转化为乙醇等液体燃料的方法；制浆是一种将果壳加工成纤维浆料的过程，可以用于造纸等产业。

2.3 树皮类生物质原料的转化技术树皮类生物质原料主要通过炭化、酶解等方法进行转化。

其中，炭化是一种高温条件下的热解反应，可以将树皮转化为固体燃料；酶解是一种利用微生物降解树皮中木质素等有机物的过程，可以获得生物柴油等产品。

三、农林废弃物高效利用产品的开发3.1 生物质燃料产品的开发生物质燃料是农林废弃物高效利用的重要产品之一。

目前市场上主要有木屑颗粒、秸秆颗粒、玉米芯颗粒等产品。

这些产品具有燃烧温度高、烟尘少、环保性能好等优点，广泛应用于家庭取暖、工业锅炉等领域。

生物质资源高值化利用的可行途径
1.生物质发电：利用生物质资源进行发电，可以有效地减少对化石燃
料的依赖和对环境的影响。

2.生物质生物燃料：将生物质转化为生物燃料，包括生物柴油、生物
乙醇等，可以替代传统化石燃料，减轻能源压力和保护环境。

3.生物质化学品：通过生物质的化学转化，可以生产许多化学品，如
生物基塑料、纤维素等，为传统化工产业提供替代品。

4.生物质热能：将生物质作为热源，可以提供热水、热气、蒸汽等，
同时减少能源消耗和环境污染。

5.生物质肥料：将生物质作为肥料，不仅可以提高农作物产量和品质，还能够循环利用废弃物和减少化肥使用，降低化肥对环境的污染。

6.生物质纤维素：利用生物质的纤维素制成生物基材料，比如纤维板、纸张、纸板等，是一种环保、可持续发展的替代品。

7.生物质生物医药：许多生物质资源具有药用价值，可以提取出药物
活性成分进行研究和研发，制成各种生物医药产品。

技术装备36农产品加工业生物质全组分高值化应用技术技术简介木质纤维素主要是由纤维素、半纤维素、木质素等组分所构成的超分子聚集体。

该项目利用酸性电解水蒸汽爆破结合生物酶法处理，实现半纤维素限制性降解为功能性低聚木糖；随后通过碱性电解水处理，溶出木质素，经进一步纯化后进行加氢脱氧催化，将木质素转化为C9-C18环烷烃；剩余纤维素残渣经同步酶解发酵转化为其他大宗化学品。

整个生产过程中只在电解水的制备过程添加少量氯化钠，无其他化学试剂添加，这样既降低了生产成本，又避免了大量使用酸碱带来的环境污染。

利用该技术制备得到的低聚木糖透射比大于70%，低聚木糖含量大于70%，其中木二糖和木三糖含量超过50%，它可以选择性地促进肠道双歧杆菌的增殖活性，其双歧因子功能是其他聚合糖类的10～20倍。

利用木质素制备得到的长链环烷烃沸点均超过200℃，是一种高品质的航空燃油添加剂。

该项技术已在河南省周口市配置完善了年产3000吨秸秆纤维质糖加工技术车间进行正常生产，申请相关专利6项，并于2012年5月通过了河南省科技成果鉴定。

市场前景我国是个农业大国，生物质资源非常丰富，仅稻草、麦秸、蔗渣、芦苇、竹子等非木材纤维年产量就超过 10亿吨。

这些非木材纤维以及大量的木材加工剩余物，都是取之不尽的天然高分子化工原料仓库和能源。

但目前我国生物质的使用方式主要以直接燃烧为主，热利用率非常低。

由此可见，利用生物炼制技术将农林废弃生物质资源转化为高附加值的大宗化学品，是实现农民增收、农村产业结构调整、农业可持续发展的有效途径。

工艺技术路线农业部规划设计研究院农产品加工工程研究所科研成果简介经济指标建设年处理3万吨玉米秸秆生产线需要厂房设备固定投资10286.05万元，建设完成后，主要产品低聚木糖生产能力将达到6000吨；木质素生产能力达2400吨以上，其中部分木质素纯化用于高级航空燃油的合成，预计合成高级燃油600吨，葡萄糖浆的生产能力达9000吨以上。

生物质高值化利用技术研究生物质是一种天然资源，可以通过化学、热力学和生物化学手段转化为多种有用的化学品和能源，这种利用方式被称为生物质高值化利用。

生物质高值化利用技术已经得到了广泛的关注，因为其可以解决传统石化资源所带来的环境和能源问题，同时也可以利用森林、农业和垃圾的可再生资源。

这篇文章将介绍几种生物质高值化利用技术，并探讨它们的优劣和应用前景。

一、木质素的利用木质素是树干和植物细胞壁中的一种重要物质，具有多重化学功能，包括抗氧化、抗菌、药用等。

目前，木质素的厂商往往会将其转化为化学品，例如涂料、纸浆、树脂、医药、食品味道等工业用途。

在化学领域，木质素主要被转化为苯酚、酚醛树脂等化学品，这些化学品的市场需求很高。

木质素的高效利用也是综合利用生产中的一种重要技术。

通常将生物质原料先进行真空干燥、原材料制备、酸解、碱解等处理过程，从中分离出木质素，再进一步加工制造。

目前，国内外制备高纯木质素的工艺技术较成熟，这种利用方式对于木质素的价值挖掘有很大的帮助。

二、生物质的热解生物质的热解是将生物质加热至300°C至400°C的温度下进行反应，这种反应可以将生物质转化为一种新的能源材料——生物质炭。

经过反应后，生物质炭的比表面积较高，有利于吸附、净化污染物。

同时通过生物质热解可以获得生物质气和液体，其中生物质液体具有和石油相似的物理化学性质，在工业、能源、化工等多个领域拥有很广泛的应用前景。

热解过程中生产的生物质气可以作为燃料，如生物质气可以代替自来水，用于取代汽车燃料的能源，其具有节能、环保等特点。

此外，生物质气经过处理将成为无公害的洁净燃气，具有很好的应用前景。

生物质液体方面，由于具有类似石化液体燃料的性质，可以被用作燃料和化学原料，如柴油、汽油、树脂、香油、香料等。

三、生物油制备生物油是通过液体热解等技术制备而成的一种新型能源产品。

生物油具有较高的密度、高的存储能量、低的挥发性、高的黏度等特点，适用于替代蜡烛、木炭、燃油等燃料。

生物质高值材料化的利用案例那我给你讲几个生物质高值材料化利用的超酷案例哈。

一、竹子变竹纤维制品。

你看竹子，那可真是个宝。

以前竹子就用来做做简单的竹篮、竹椅啥的。

现在可不一样啦。

竹纤维被提取出来后，简直开启了竹子的“高值人生”。

比如说竹纤维毛巾，那手感柔软得就像云朵在脸上滑过一样。

竹纤维本身有很多细小的孔隙，就像一个个小“吸水站”，所以吸水性超强。

而且因为竹子本身就有抗菌性，竹纤维做的毛巾不容易滋生细菌，不像有些毛巾用个几天就臭烘烘的。

还有竹纤维做的衣服，夏天穿可凉快了。

这竹纤维就像一个个小小的通风管道，把皮肤上的热气和汗水迅速带走，比那些普通的棉质衣服透气多了。

这就是把竹子这种生物质材料高值化，从普普通通的竹子变成了我们生活中的高档用品。

二、秸秆变身环保板材。

农村里的秸秆，以前处理起来可麻烦了，不是烧掉搞得乌烟瘴气，就是堆在那里占地方。

现在可不一样啦。

把秸秆加工一下，变成了环保板材。

这种板材可以用来做家具呢。

你想想，你家的桌子、柜子可能就是用以前被当成垃圾的秸秆做的。

这环保板材的强度还挺不错的，能够稳稳地支撑东西。

而且它是环保的呀，用这种板材做家具，就好像把田野里的清新气息带到了家里。

在制造过程中，相比传统的木材加工，还能减少对大树的砍伐，既保护了环境，又把秸秆变成了有价值的材料，简直是一举两得的好事儿。

三、甲壳素从虾壳蟹壳里的华丽变身。

每次吃虾蟹的时候，我们就把壳扔了，是不是觉得很浪费？其实这里面大有文章。

虾壳蟹壳里面含有甲壳素呢。

甲壳素经过加工可以变成壳聚糖。

这壳聚糖可不得了，在医学上有大用途。

比如说，它可以做成伤口敷料。

想象一下，当你不小心受伤了，贴上这种由虾壳蟹壳变身而来的伤口敷料，就像给伤口穿上了一层既能透气又能抗菌的“小铠甲”。

它能帮助伤口更快地愈合，而且还不容易让伤口感染。

在美容行业，壳聚糖也能大展身手。

有些面膜里就含有壳聚糖成分，它可以吸附脸上的脏东西，让皮肤变得更干净、更光滑，就像给脸做了一场来自虾蟹的魔法护理一样。