广州能源研究所在温和有机预处理生物质方面获进展

　　预处理是实现以木质纤维素类生物质为原料、制备燃料和化学品生物炼制过程的基础，决定了炼制的方向和效率。有机溶剂预处理由于高效的组分拆解性能、拆解纤维素组分高保留酶解以及回收木质素组分高纯度易于转化的优势，成为预处理研究的热点之一。现有酸性有机预处理体系大多依靠较高的反应温度和（或）酸浓度，才能在一步反应中实现木质素和半纤维素组分的完全脱除。同时，预处理体系对松木等软木原料的适应性有限。 

　　针对以上问题，中国科学院广州能源研究所生物质能生化转化研究室庄新姝研究员团队采用调变有机体系溶剂效应以促进体系木质素溶解的策略，构建了乙二醇苯醚-丙酮-水（APW）组成的多元溶剂相变体系，采用简单易行的综合强度因子（CSF, combined severity factor）调控预处理过程，实现了温和条件（~120℃）下，一步对多种木质纤维生物质的有效拆解（甘蔗渣、玉米秸秆、竹屑、松木屑中木质素脱除率均超过90%）；并对木质素低含量样品（木质素<4%）的酶水解效率差异进行了相关性分析研究。相关研究成果发表于Green Chemistry。 

　　论文图文概要

　　该研究在考察APW预处理体系中木质素脱除率与时间、温度、酸浓度以及固液比的关系中，比较了BBD响应面法优化和CSF调控的差异。提出CSF=~1.86可用作有效木质素去除率的指标，在多个等CSF的温和条件下实现了甘蔗渣的有效拆解（木质素去除和半纤维素去除>98%）。研究对该体系的原料适宜性进行了考察，发现对甘蔗渣、松木、玉米秸秆和竹屑的木质素去除率均在90%以上。 　　 

　　APW体系原料适应性考察效果 

　　对木质素低含量样品酶水解效率差异的相关性分析研究表明，纤维素的比表面积、LOI、底物比表面积是影响酶解的主要因素。 


　　酶解-残渣特性的相关性分析矩阵 
　　 

　　该研究得到了国家重点研发计划国际科技创新合作项目（2021YFE0114400）、国家自然科学基金（51976221）和广东省基础与应用基础研究基金（2022A1515012078）的资助。 

　　原文链接：https://doi.org/10.1039/D2GC04404H