第6期2020年12月
No.6 December，2020
和其他的能源资源相比较，煤炭是我国最经济的能源资源。因此，煤炭大量燃烧给人类生存环境造成巨大损害，尤其是燃烧过程中的二氧化硫、氮氧化合物、烟尘等让大气受到了严重的污染。即使现在人们的环保意识越来越强、煤炭的清洁使用技术越来越完善、尾气处理设备越来越先进，煤炭的综合利用率还是没有得到很大的提升，而且煤炭资源的破坏和浪费现状也需要大力改善[1-2]。徐州市曾经是“煤城”，但煤是不可再生的能源，几十年后，徐州将会面临无煤可开采、煤炭资源逐渐枯竭的状况。因此，新能源以及可再生能源的开发与利用将日趋成为徐州地区经济健康、可持续发展的关键。生物质能源发展和利用空间前景非常广阔，而农作物秸秆是生物质能源中可以高效利用的重质碳资源之一。生物质材料为碳含量较高的高分子材料，若是在农耕地上直接焚烧这些农作物秸秆，不但会释放出大量的烟雾，而且会排放大量的有毒气体，损害人类赖以生存的环境和人类的生命安全，而且秸秆直接就地燃烧还会造成土壤板结，对后续在焚烧秸秆的土壤上种植其他农作物造成非常不利的影响。徐州市的主要粮食作物有小麦、稻谷、玉米等，充分利用好这些生物质资源是徐州市能源环境和社会经济可持续发展的必由之路。如何推动徐州城市生态转型向纵深方向发展，要点包括提高重质碳资源的高效利用，以减少对环 境的污染，同时生产出高附加值的高分子材料。作为徐州市属高校徐州工程学院中的一个高分子材料研究团队，一直致力于生物质材料的研究与利用，针对徐州城市经济的纵深和可持续发展，结合科研团队的研究方向，必须对生物质资源中秸秆的非燃烧利用进行切实可行的全面规划，以便结合徐州的实际情况，为徐州地区秸秆资源的高效利用制定长远的发展规划。
已有研究结果表明：木糖可通过稻壳水解得到；以麦草
为原料，在常压下水解，水解产物经过溶剂萃取后可制备糠
醛，水解后的残渣还可在造纸工业上进行应用；采用脱木质、解聚、发酵这些方法可生产燃料乙醇。通过生物炼制的技术还可生产各种各样的生物基产品，其中包括生物质化学品（乙醇、乙烯、丙烯酰胺、1,3-丙二醇、琥珀酸、丙烯酸等）、生物质能源（乙醇汽油、柴油沼气）、生物质高分子材料（如聚对苯二甲酸丙二醇酯 、聚乳酸、尼龙工程塑料等）。以上研究成果为以农作物秸秆为原料来制备高附加值的高分子材料提供了有利的理论基础和科学依据。
为了避免生物质能源的盲目利用与发展，需要对生物质的非燃烧利用—生物质制备高附加值高分子材料的发展进行系统的研究，以确定秸秆生物质能源的可利用程度和经济开发价值。因此，充分和高效利用可再生能源秸秆生物质来制备和生产高附加值的高分子材料，有望缓解或解决徐州地区能源需求持续增长的压力。
徐州工程学院作为一所应用型本科院校，承担着服务地方、推进先进技术产业化、为企业提供科技研发和公共服务的责任和义务。徐州工程学院材料与化工工程学院开设高分子材料与工程专业，该专业的专业教师基本上拥有博士学位，具有丰富的理论知识和实践经验，在开发生物质的高附加值利用上具有丰富的理论和实践经验，针对本课题，可帮助企业和地方解决一些技术难题，推进生物质能源，尤其是为农作物秸秆的规模化非燃烧利用提供科学的方法和依据，也可为广大投资者提供生物质资源开发利用的技术生产路线可能性和技术经济可行性。2 研究内容
srcpan本着服务徐州地方经济、推进新能源的产业化、为企业提供科技信息和技术支撑的目的，本研究拟在生物质的高附加值利用上开展研究。
组建生物质转化研究团队，该团队的建立不仅要适应徐
作者简介：周俊（1979— ），女，副教授，博士；研究方向：高分子材料的研究与开发。
生物质制备高附加值高分子材料的发展研究
圣诞树灯—以秸秆的非燃烧利用为例
周 俊，么 冰
（徐州工程学院 材料与化学工程学院，江苏 徐州 221018）
摘 要：为了服务徐州地方经济，以徐州工程学院生物质高分子材料研究团队作为支撑平台，从研究背景、研究内容、研究方法
无机砂浆和路线以及发展方向上对徐州地区秸秆的非燃烧利用进行了建设性的研究。关键词：徐州；秸秆利用；高分子材料
现代盐化工
Modern Salt and Chemical Industry
第6期2020年12月
No.6
倒档器
December，2020
州地区的社会经济发展需要，更要符合
徐州工程学院应用型高校的办学定位。通过该团队的建设，可以集中有限的仪器设备、研究人才，在重点研究领域进行科技攻关，解决科学技术关键性难题，在国际、国内达到领先水平。在解决地方经济建设、社会发展的重大科技问题中，实现关键技术的创新，拥有自主知识产权及科学基础和技术储备；充分利用现有设备和人才，在生物质新材料与技术研究方面取得突破性进展，建立一个较为先进的科研平台。本着以上目的，本研究团队拟开展以下研究，也是本项目的重点和难点。
测定并分析生物质秸秆中的化学组分，有助于实现其资源化以及高附加值利用。由于生物质资源的产地不同、同一产地也生产不同物种和同一品种的农作物不同部位的主要化学成分和物质结构也不同，
生物质中主要的三大物质，即木质素、半纤维素和纤维素的含量也存在很大差异。因此，分析和检测不同生物质秸秆或秸秆不同部位的主要化学结构组成，可以更好地实现不同组分的有效分离以及促进生物质秸秆的高效利用[3-4]。
通过物理或化学改性的方法可以制备价格低廉且可降解的高分子材料。一是在已经合成好的高分子物质中添加生物质成分，二是对天然高分子进行物理或高分子改性，比较典型的是高分子改性木质素。木质素是一种来源广泛且无毒、廉价的可再生能源，造纸业和木材水解后每年都产生大量的木质素副产物。木质素的化学结构中含多酚羟基，多聚酚类物质具有抗癌、抗老化、抗脂质过氧化、抑菌等特点。以木质素为原料可制备胶黏剂、聚酯、薄膜或涂料工程材料。木质素加氢脱氧后的产物一般为碳原子数在6~10的碳氢化合物，与商品汽油碳数比较一致。木质素可用作墨水、涂料、混凝土的土壤稳定剂或填充剂，还可与聚多异氰酸酯发生反应来制备木质素基聚氨酯等发泡材料，以上材料均具有可降解的性质。
以可再生的生物质秸秆为原料，经过化学转化后得到小分子化合物或高分子材料，其中的一部分小分子化合物可以作为单体进行聚合反应以制备高分子聚合物，如功能糖产品、木塑复合材料和生物塑料等。生物基材料是制备和生产医用材料和生活用品的原料，如聚乙醇酸可以用于手术缝合线。以上单体中，很多聚合单体可以通过废弃的生物质材料来制备，如通过生物质制备的聚乙烯醇，是以薯类、甘蔗等为原材料，采用乙醇-乙烯法生产。3 研究方法、路线和发展方向
生物质的高附加值利用研究路线如图1所示。随着徐州经济的可持续发展、人们环保意识的增强以及政府部门的高度重视，对于农作物秸秆已将单纯的填
埋、焚烧等粗放处理方式逐步提升成既生态化又可生产高
附加值的有机化学品的多种循环利用模式。高效利用废弃的农作物秸秆，既可以保护人类赖以生存的自然环境，又可以采用废弃的农作物秸秆和其他植物高分子进行物理或化学复合的方法来制备各种各样的可降解高分子材料，可拓宽生物质秸秆的应用领域，不断提高经济效益，提高人民的生活水平[5-11]。随着不可再生化石资源的日益枯竭及必须引起重视的环境问题，利用废弃生物质的来源广泛、可再生和产品可降解等显著优点，逐渐推动废弃生物质高分子材料的再利用相关研发工作，尤其在医用材料、塑料薄膜、包装材料等领域，生物质高分子材料将具有非常广阔的应用前景。
[参考文献]
成人保健药品[1] 徐振刚，杜铭华.新型煤化工及其在我国的发展[J].煤化工，2003（6）：4-8.
[2] 杜铭华，徐振刚，郭治.新型煤化工发展战略探讨[J].洁净煤技术发展讨论，2003，25（6）：24-29.
[3] 解恒参，赵晓倩.农作物秸秆综合利用的研究进展综述[J].环境科学与管理，2015，40（1）：86-90.
[4] 刘贞先，伊晓路，孙立，等.中国生物质废弃物利用现状分析[J].环境科学与管理，2007，32（2）：104-106.
[5] 王久臣，戴林，田宜水，等.中国生物质能产业发展现状及趋势分析[J].农业工程学报，2007，23（9）：276-282.
[6] 陈珊珊，陶宏江，王亚静，等.葵花籽壳纳米纤维素制备工艺优化及其表征[J].农业工程学报，2015，32（8）：306-308.
[7] 孙永明，李国学，张夫道，等.中国农业废弃物资源化现状与发展策略[J].农业工程学报，2005，21（8）：169-173.
[8] 陶积德，何玉凤，杨彩霞，等.豆渣活性成分的提取、改性及应用研究进展[J].天然产物研究与开发，2012，24（5）：621，702-707.[9] 汪素娟，康安，狄留庆，等.银杏叶提取物主要活性成分药动学研究进展[J].中草药，2013，44（5）：626-631.
[10] 张立华，张元湖，曹慧，等.石榴皮提取液对草莓的保鲜效果[J].
农业工程学报，2010，26（2）：361-365.
[11] 刘洁，裴菲，何玉凤，等.玉米醇溶蛋白/壳聚糖复合纳米微球的制备及性能研究[J].化学研究与应用，2015，27（2）：
地下室排水沟184-188.
图1 生物质的高附加值利用研究路线
现代盐化工·专论与综述
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议