木质纤维素是天然界中储量最丰硕的可再生原料
，重要由纤维素、、、半纤维素和木质素这三素组成�！Ｈ艉胃咧柿康胤掷肴夭⒒袢】晒婺；
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，是木质纤维素用作可再生化工原料使用的关键难题�！Ｖ泄蒲г捍罅锢碜暄兴醴遄暄性蓖哦由杓撇⒖⒘舜呋局仕胤蓟娜胤掷�(CLAF)技术
，在木质纤维素三素分离和高值化利用方面获得重要突破�！Ｓ泄爻删陀�5月29日颁发在《天然》杂志上�！�

高效利用的主题——突破“钢筋混凝土”缠绕结构

王峰介绍
，生物质是兼具物质与能量属性的可再生资源
，约占世界一次能源总供给量的极度之一
，全球可利用的生物质约为1700亿吨�！Ｄ局氏宋厥巧镏实闹匾槌刹棵�
，我国的年产生量约为11.8亿吨
，蕴含林木资源、、、农副作物秸秆等�！Ｄ局氏宋赜�3种组分组成
，蕴含疏水性的木质素、、、亲水性的半纤维素和纤维素�！�

在电子显微镜下观察木质纤维素的微观结构
，蕴含葡萄糖单元的纤维素、、、镶嵌着苯环的木质素、、、由五碳糖和六碳糖组成的半纤维素
，别离表演着钢筋、、、水泥和箍筋的角色�！Ｏ宋示纱沓墒稚⒂诎胂宋睾湍局仕刈榉种�
，出现出类似“钢筋混凝土”的缠绕结构�！８媒峁乖谥参锍沙ぶ胁镏С趾捅；
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，也导致三素难以通过物理方式进行分离�！�

三素分离的化学技术索求始于1900年
，其时开发的两步酸水解法是使用最宽泛的木质素定量步骤�！８貌街杩山宋睾桶胂宋仄肴獬晌逄继呛土继�
，同时得到已经产生缩合反映的木质素�！５芟抻谄涫钡募觳饧际跛�
，木质素的结构变动并没有被发现�！５�1957年
，经二氧六环抽提的磨木木质素成为最靠近原生结构的提取木质素
，但提获得率仅为5%至10%�！Ｎ夜糯闹平熘郊际跹∪∈页すΨ蛘糁蠓�
，可分离木质纤维素中的纤维组分�！＝执�
，烧碱法、、、硫酸盐法、、、亚硫酸盐法等化学法制浆工艺能够高效、、、低成本地脱除木质素
，却还是一种“就义”木质素的分离技术�！�

“能够说
，此刻成熟制浆工艺系统通常仅聚焦于三素中的某一类组分�！Ｈ绱蛴≈�
，重要是对木质纤维素进行化学法处置
，部门脱除木质素出产的�！Ｔ谥票腹讨�
，木质素产生不成控缩合
，导致催化反映活性大幅降低
，通常作为附加值极低的工业废料直接烧掉了�！！蓖醴逋锵У厮�
，作为最具利用价值的可再生碳资源
，木质纤维素若是无法充分利用
，将限度生物质化工发展的经济性和环境敦睦性
，而要想实现木质纤维素多组分或全组分的利用
，关键在于三素的高效、、、低成本分离�！�

三素分离的突破口——巧用木质素缩合变堵为疏

“我们在钻研中发现
，木质纤维素利用不充分的重要原因是
，木质素在反映过程中容易产生自身缩合
，即不成控地形成分子间和分子内的碳碳键交联�！Ｕ馐翘烊荒局仕氐谋菊骰Ц鲂�
，就像五六岁的童子子
，天生充斥好奇
，爱调皮
，这是性子�！６杂谀局氏宋�
，木质素在反映过程中容易自缩合也是性子�！！蓖醴逋哦映稍薄�、、大连化物所李宁博士介绍道�！�

针对这个问题
，大无数钻研团队选择了克制木质素自身产生碳碳键缩合的战术�！Ｋ峭üЦ男浴�、、催化解聚等方式不变木质素组分
，削减自缩合反映的产生�！Ｍ醴逋哦右宦吠芬蚕牍蜓暗淖暄泄咝�
，但并没有收成梦想的成效�！Ｔ谥匦滤悸橇四局仕厮鹾戏从车睦氡字�
，他们诞生了一个新设法�！�

“木质素产生自缩合反映从化学上可归为芳基化反映
，而芳基化反映自身并不是一件坏事�！Ｓ肫溲∪　隆牟街杩酥颇局仕厮鹾�
，不如利用木质素结构中存在自缩合反映位点的优势
，解决芳基化反映选择性的问题�！！蓖醴寤毓似鹌涫逼铺馐钡纳璺��！�

因而
，王峰团队“因势利导”引入与木质素结构类似且拥有高亲核活性的酚类化合物
，在分离过程中
，酚与木质素产生选择性芳基化反映
，阻止木质素的无序自缩合过程�！！澳局仕卦诜蓟男院�
，溶化性显著提高
，可与纤维素、、、半纤维素组分高效分离
，同时保留了自身活性芳基醚结构
，更有利于后续催化解聚�！！崩钅故退��！�

变堵为疏、、、因势利导
，王峰团队利用木质素易缩合的偏差
，通过引入拥有高亲核活性的木质素衍生酚
，大幅提高木质素产生芳基化反映的选择性
，并在此基础上设计开发了CLAF技术�！�

实现技术的经济绿色——进行创新放大验证

成功将木质素分离出来后
，王峰团队着眼从终端市场角度思虑木质素的催化转化
，明确了直接催化解聚木质素制备双酚的钻研方向�！�

他们基于芳基化木质素的结构个性
，启发了一条芳基迁徙的催化解聚路线
，将CLAF技术处置后的木质素组分直接催化解聚为木质素基双酚
，进而制备环境敦睦的可再生双酚及寡聚酚�！Ｓ胨覣相比
，木质素基双酚的资料学机能根基相当
，内排泄滋扰活性显著降落
，生物安全性可提高100倍以上�！Ｗ魑裙绦跃酆衔锖腿人苄跃酆衔锏闹匾疤�
，木质素基双酚有望在涂料、、、胶黏剂、、、通用和工程塑料领域提供可再生和环境敦睦的产品规划�！�

此外
，CLAF技术联产的纤维素和半纤维素也可进行高值化利用�！Ｏ宋乜捎米髟浇�、、溶化浆和非粮纤维素糖�！Ｈ芑邢宋卮慷雀叽�95%以上
，可代替棉花
，提供纺织原料、、、药辅原料等；
；半纤维素可用于职能性糖、、、糠醛及其衍生物等重要平台化合物的出产�！�

“我国去年进口了约300万吨溶化浆
，进口依存度靠近90%；
；木糖和糠醛类产品的市场需要量超过50万吨；
；双酚A的国内需要也在400万吨左右�！Ｄ局氏宋叵掠尾肥谐∈敲魅返�
，此刻重要问题是若何经济、、、绿色地实现三素分离�！Ｔ谡馓趼飞衔颐潜匾龅幕购枚�
，好比在木质纤维素原料的筛选、、、反映过程减碳、、、催化剂和反映器的设计、、、产品纯化分离等方面还必要持续创新
，不休突破�！！蓖醴宄中��！�

“我们基于尝试室规模的测算
，溶化浆、、、木糖和糠醛、、、芳基化木质素的出产成本远低于市场价值�！４丝陶诮泄こ谭糯笞暄�
，蕴含中试装置的设计与搭建、、、系统的节能降碳优化等�！！崩钅钩涞�
，等待三素分离技术可充分利用分歧地域的生物质原料
，推动有关产业本土化发展
，降低有关产业对化石资源的依赖
，解决我国生物质原料利用不充分等问题�！�