作者：刘章林 图片:bat365在线官网登录入口 审稿：黄成毅
我国是农业大国，秸秆作为农业生产的大宗有机废弃物，其高效资源化利用是实现农业可持续发展必要环节，也是在农业领域实现“双碳”目标的重要途径之一。近日，bat365在线官网登录入口沈飞教授团队针对农作物秸秆的全组分资源化利用，采用磷酸+过氧化氢预处理技术（简称：PHP预处理技术）开展农作物秸秆的多产品联产生物精炼工艺研究，其研究性成果“Performances of a multi-product strategy for bioethanol, lignin, and ultra-high surface area carbon from lignocellulose by PHP (phosphoric acid plus hydrogen peroxide) pretreatment platform”（基于磷酸+过氧化氢预处理平台利用木质纤维素多联产生物乙醇、木质素及超高比表面积活性炭的策略）在国际知名期刊Renewable and Sustainable Energy Reviews（《可再生和可持续能源评论》，中科院1区TOP）发表，影响因子为14.982，该文由团队博士研究生刘章林、万学为共同第一作者，沈飞教授为通讯作者，我校为第一完成单位，加拿大卡尔加里大学为合作研究单位。
据悉，PHP预处理技术是该团队于2013年自主研发成功，我校享有独立知识产权。前期的研究发现，PHP预处理木质纤维素技术，可以有效地去除农作物秸秆中半纤维素和木质素等屏障性组分，并能最大限度保留高酶水解性能的纤维素。本研究利用PHP预处理技术的高效解构木质纤维素的技术特点，构建了一套以生物乙醇生产为核心，同步回收木质素、生产超高比表面积活性碳的多联产新工艺。以小麦秸秆为例，1.0 t小麦秸秆在本工艺中，其纤维素部分可高效生产160.0 kg生物乙醇，可作为汽车代用燃料。并可回收约72.0 kg分子量低、纯度高的木质素，且木质素氧化产生丰富的-OH和-COOH基团，在环境污染物吸附材料方面具有潜在优势。此外，对于本工艺废水中无法回收的可溶性组分，采用水热碳沉积技术成功地制备了最大比表面积为3291 m2 g−1的超高比表面积活性炭，并在超级电容器电极及CO2捕集材料等方面具有优异的性能。该研究基于自主研发的PHP技术创新性地提出了农作物秸秆多产品联产生物精炼策略，实现了木质纤维素组分全利用，为秸秆生产生物乙醇构建了一套更为高效、清洁和经济的生产技术方案，也为秸秆废弃物的多元高值化利用提供了新的技术思路。该技术方案可有效的应用于其他各种木质纤维素类生物质，对推进生物质能源行业发展，助力“双碳”目标实现具有借鉴价值。
长期以来，该研究团队在各类有机废弃物资源化利用方向持续深耕，在国家自然科学基金项目连续资助下，取得了一系列成果。近期分别在中科院1区TOP期刊Industrial Crops and Products（《工业作物与制品》，IF=5.645）、Science of the Total Environment（《总环境科学》，IF=7.963）、Journal of Power Sources（《能源期刊》，IF=9.127）、Journal of Cleaner Production（《清洁生产》，IF=9.297）、ChemSusChem（《可持续化学能源材料》，IF=8.928）等国际刊物上发表。
基于PHP预处理技术的生物乙醇、木质素以及超高表面积活性炭多联产生物精炼平台
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111503;