Page 74 - 化工安全生产与环保技术

第三章 生物质材料资源化利用

（三）木质素
木质素是一类复杂的有机聚合物，是由 3 种苯丙烷单元通过碳碳双键和醚键
相互连接而形成的三维网状结构的生物高分子聚合物，主要存在于植物的木质部，

它在植物细胞壁形成过程中起着非常重要的作用。木质素具有非晶态无序结构，
苯丙烷是基本结构单元，其源自 3 种芳香醇前体，分别是 β- 香豆醇、松柏醇和
芥子醇，相对应 3 种类型的木质素，即对羟基苯基木质素（H- 木质素）、紫丁
香基木质素（S- 木质素）和愈创木基木质素（G- 木质素）。木质素是在植物界

中储量仅次于纤维素的第二大生物质资源，在木本植物中，木质素质量分数约占
25%。木质素一般无法通过水解转化为糖酸溶液，但是其可以溶解于强碱溶液。
（四）二氧化硅
大部分生物质资源的主要成分仅为纤维素、半纤维素和木质素，但是少量的

生物质资源（如稻壳）中还含有二氧化硅。生物质中的二氧化硅一般以水合物的
形式广泛存在于植物的细胞和细胞壁中，并且生物质中的二氧化硅和木质素通常
都是紧密结合在一起的，所以生物质中二氧化硅和木质素的分离比较困难。

二、生物质热化学转化利用

快速的工业化和社会生活水平的提高导致对能源的需求也在增加，以化石燃
料为主要来源。化石燃料的大量消费会导致资源的枯竭、空气的污染、全球气候
变暖以及对环境造成不可挽回的损害。因此，开发利用可再生能源，从而促进能

源的可持续性发展，减少全球环境问题，已成为解决能源问题的战略选择。生物
质是一种很有前景的绿色燃料，地球上生物资源非常丰富，植物经过光合作用每
年大约生成总量 1440 亿 ~1700 亿吨（干重）的生物质。但是目前对生物质利用
率还很低，大多是单纯燃烧，而且当生物质直接用作生物燃料时，它面临着几个

严重的问题，例如高的水分和氧气含量，低的热值以及高度可变的组成和性能，
因此寻找更加高效的利用方式是我们目前应该解决的难题。生物质的热化学转化
是使用生物质作为生物燃料克服上述问题的可行途径。热化学转化的主要目标是
通过优化过程参数来减少不需要的副产物。在热化学转化过程中应用热和化学过

程来生产高质量和高能量密度的生物燃料。常见的生物质热化学转化利用包括液
化、热解、气化和燃烧。

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