生物质产业发展与林产化工.ppt

1、林产化工与生物质产业学术研讨会开幕词,中国林学会林产化学化工学会理事长 沈兆邦,热烈欢迎到会的各位领导和代表衷心感谢张家界贸源化工有限公司吉首大学,*20世纪是石油化学经济发展的时代。*我国是一个石油资源不足的国家，石油储量仅为世界的2%，而消费量却为世界第二，石油进口由1994年的300万t增加到2004年的1.4亿t，进口依存度达46%。*发展生物质产业对我国经济发展具有重要的现实意义和战略意义。,生物质和生物质产业,生物质是指任何可再生或可循环的有机物质，主要包括:*农作物、树木和木材废弃物及剩余物；*植物（含水生植物）、草及其残留物；*纤维和动物废弃物；*可分类的城市垃圾和其它废弃材料

2、。,生物质产业是指利用上述可再生的生物质原料，通过工业性加工转化，进行生物基产品(biobased products)和生物质能源(bioenergy)生产的一种新兴产业。在生物质能源方面又可分为生物质发电（biopower）和生物质燃油（biofuel）。,美国生物质计划,2000年美国国会通过了“生物质研究和开发法案”。由美国农业部（USDA）和能源部（DOE）牵头组织全国的研发工作，并成立了“生物质技术咨询委员会”。提出了2020年规划和技术路线图,生物质在美国经济中的作用（2020年目标）,美国生物质计划核心研究领域,一.生物质原料层面的研究和开发：其目标是开发可大规模提供低成本、高质

3、量的木质纤维生物质的技术，供生物提炼厂生产热和电能、化学品和其它材料。,二.糖平台的研究和开发：,主要包括用化学和生物技术将生物质分解成单糖组分，其目标是获得廉价的糖，以开发燃油、化学品和其它材料。制糖后的木质素残渣可用于发电或制备其它产品。,目前主要研究的方向是先将粉碎生物质原料用稀酸进行热化学处理，水解半纤维素至戊糖，然后将纤维素进行酶水解制取己糖。所得到的糖除发酵制乙醇外，还可制取高附加值的化学产品。,美国西北太平洋国家实验室（PNNL）和国家再生能源实验室(NREL)已对可由戊糖和己糖生产的300种化合物，根据其生产和进一步加工高附加值化合物的可行性进行了评估和筛选，提出了30种侯选平

4、台化合物。并从中又筛选出12种最有价值的平台化合物。,30种侯选平台化合物,一氧化碳 氢 甘油 3-羟基丙酸 乳酸 丙二酸丙酸 丝氨酸 3-羟基丁酮 天冬氨酸 富马酸 3-羟基丁内酯 苹果酸 丁二酸 苏氨酸 阿拉伯糖醇 糠醛 谷氨酸 衣糠酸 乙酰丙酸 辅氨酸 木糖醇 木糖酸 乌头酸 柠檬酸 2，5-呋喃二酸 葡糖二酸 赖氨酸 左旋葡聚糖 山梨醇,12种最有价值的平台化合物,1，4-丁二酸 富马酸 2，5-呋喃二酸 苹果酸 3-羟基丙酸 天冬氨酸 葡糖二酸 谷氨酸 衣糠酸 乙酰丙酸 3-羟基丁内酯 甘油 山梨醇 木糖醇/阿拉伯糖醇,三.热化学平台研究和开发,其目标是将生物质或生物提炼厂的生物质残

5、渣通过热化学转化成热解油和合成气。它们可直接作为燃油或产品使用，亦可进一步精制成可替代现有的原油、汽油、柴油、天然气和高纯氢的燃油和产品。,四.产品研究和开发,其目标是将糖平台和热化学平台提供的中间产品，根据市场需求开发燃油、化学品和材料以及热电产品。,五.生物提炼装置的研究和开发：,其任务是和产业界结合，将上述四方面的研究成果实现产业化示范。,美国生物质计划5个核心研发领域关系图,糖平台 酶水解 木质素产品,生物质 剩余物收集 能源作物,热化学平台 热解 气化,产品 燃油、化学品、材料 热和能,生物提炼装置,“糖平台”和“热化学平台”是最有前景的二种生物质转化工艺，在燃料乙醇方面，目前主要利

6、用玉米淀粉水解糖发酵生产，但下一步将要集中开发玉米秸杆等木质纤维原料水解糖源制备燃料乙醇和其它化学品。,林产化工和生物质产业,林产化学工业是以可再生的木质和非木质森林产物为原料，经化学和生物技术加工、生产各种国民经济发展和人民生活所必需的产品的工业。,木质纤维原料的化学利用,木质纤维原料的化学利用主要是利用木材的三大组分，即纤维素、半纤维素和木质素。从学科领域来看，主要为木材制浆、木材水解和木材热解。,木材水解,20世纪60年代，我国曾大力开展木质原料水解制酒精和酵母研究，先后开展了木材稀酸、浓硫酸水解以及机械化学法水解等多种工艺的研究，并曾在黑龙江建成年产4000 t酒精及相应的饲料酵母和干

7、冰的南岔木材水解厂。,近年来在木质纤维原料爆破法予处理、纤维素酶解、戊糖己糖同步发酵方面也都进行了不少工作。在戊糖利用方面，我国目前有200余家糠醛厂，产能超过30万t。2004年产糠醛20余万t，占世界产量的三分之二以上，是世界上最大的糠醛生产和出口国。,以糠醛为原料生产糠醇、呋喃树脂、四氢糠醇、四氢呋喃和聚四氢呋喃等一系列产品均已工业化，在国际上具有重要的地位。在木糖和木糖醇生产方面也已有多家生产厂，具有丰富的生产经验。,木材热解,我国发展较快的为活性炭生产及其工艺设备和产品开发，已成为世界上最大的活性炭生产国。此外，近年来随着国家对生物质能源的重视，对各种裂解工艺和炉型、生物质气化、成型

8、燃料等也都有广泛的研究和工业化生产。,木素利用,包括木质素热解制活性炭，木质素磺酸盐的生产和开发利用，木质素直接燃烧技术等。,非木质林业原料的化学利用,目前的主要产品为松香、松节油、植物单宁、紫胶、桐油、芳香油、生物活性提取物及其深加工产品等。在松脂化学加工方面，我国年产松香50万t，是世界上最大的松香生产国。从非木林产品，如松节油、松香、五倍子等提取天然化学品，再进一步合成各种化工产品也有了很大的发展。,结论和建议,一.生物质产业是一个古老而又新兴的产业。现代生物质产业是在化石能源逐渐枯竭、全球变暖、环境恶化的形势下产生的可持续发展的、保护环境的产业。我国是一个石油资源不足的国家，发展生物质

9、产业对我国经济发展具有重要的现实意义和战略意义。,二.林产化学工业在生产原料、加工工艺和产品方面都和目前提出的生物质产业有着密切的关联，和国际上提出的生物质产业主要研发领域，“糖平台”和“热化学平台”有着深刻的渊源关系。在“长碳链化合物平台”和“植物产品平台”研发领域也有共同之处。,三.发展生物质产业对我国林化工作者来说是一个很好的机遇和挑战。当前，要从发展生物质产业这一战略目标出发来审视和考虑林产化工相关领域的研究和开发工作，特别是要围绕生物质制能、液体燃料和燃油添加剂、平台化合物开发等制订相关的研究和开发计划，加强生物技术在林产化学工业中的应用。,四.我国木质纤维原料资源丰富，有着很好的发展生物质产业的条件，要进一步加强相关高校和研究机构林产化学加工工程学科和国家林业局林产化工重点实验室的建设，充分发挥林产化学工作者在相关领域积累的多年工作经验和优势，为21世纪我国生物质产业的发展作出贡献。,祝大会圆满成功！谢谢！,