生物实验技术

由中国科协和河北省人民政府联合主办，以“科技创新与经济结构调整”为主题的第十四届中国科协年会，9月8日—10日在石家庄举行。9月8日—9日，作为第十四届中国科协年会第十分会场，中国造纸学会和河北省造纸学会共同举办了生物精炼技术研讨会。目前，国际公认生物精炼是造纸产业革新、转型的新方向，北美、欧洲等国家已投入不少力量开展这方面的研发。我国的高校、科研院所等单位在这方面的研究也相当多，并取得成果。此次研讨会公布的研究成果，为纸业转型发展提供了新思路。


　　战略篇


　　新方向：制浆造纸与生物质精炼结合


　　开幕式上，中国造纸学会理事长陈学忠表示,本次研讨会收到并录用论文18篇，涉及制浆造纸与生物精炼、生物质能源、生物质制备高附加值新材料及化学品、生物质抽提对后续制浆影响、半纤维素、木质素利用、纳米微晶纤维素及其应用、黑液气化和酶水解技术与生物质精炼等，有较高的学术水平和应用前景。生物精炼技术利用工业化技术、生物技术加工处理生物质原料，生产多元化的化工产品和能源。这种技术生产出了社会所需产品。更为重要的是，它替代了日渐枯竭的、不可再生的石化产品，而又能生产出不会对环境造成不良影响的替代产品。它为社会实现低碳、绿色可持续发展提供了一种支持。传统的制浆造纸工业的特点是耗用大量的生物原料和化学品，产品单一，主要生产浆、纸和纸板。作为高效、低污染、低能耗的生物质技术，生物精炼技术必将代替传统的制浆造纸技术。这是一个巨大革新，将使传统的制浆造纸企业转型成为生物精炼企业，不光生产纸浆、纸和纸板，还生产生物质化学品、生物能源等。因此生物精炼是传统纸业转型的方向。我国农作物产量巨大，但利用率较低。因此行业开展生物精炼工作非常重要。


　　中国造纸学会秘书长曹振雷在接受本报记者专访时说，中国的生活精炼研发主要力量有企业、研究院和高校。高校可以申请自然科学基金。


　　曹振雷是基金评审专家，估计每年国家批准的自然科学基金项目不下5个，每个项目能拿到80万元。


　　曹振雷指出，随着生物质纤维的推广，今后跟纸业抢原料的行业会越来越多。今后有可能塑料也用纤维来做，塑料也就成为纸的姐妹了。纸业需要把生物纤维研究透了，开发它的未来用途。利用生物质原料特色，造纸工业未来的产品可以代替其它行业的产品。这需要纸业人士拓展思路，不要认为纸就是纸，其实纸是一种生物质资源，未来的竞争对手会越来越多。如果不更新观念，纸就很可能会像一些传统产品一样被取代。

　　总体来讲，用生物质纤维产品取代化石产品是生物精炼的精髓。过去，因为纸杯和纸袋较塑料杯和塑料袋生产成本高，而无法普及。现在成本降下来，它就成了大众化的产品。生物质产品也一样，现在生产成本太高，无法产业化。随着技术成熟，成本会自然降下来。但这需要一个过程。


　　行业根据自己掌握的资源进行研发非常重要。造纸业要跟上生物质精炼这个潮流，不然会被当作落伍的传统抛弃了。


　　研究篇


　　《玉米秸皮有机酸生物炼制木质素的分离及分析热解研究》


　　据芬欧汇川亚洲研发中心李志勇介绍，玉米秸秆是一种产量丰富、可再生的生物质资源，已被广泛用于生物燃料的生产。此外，许多研究也探索了玉米秸秆作为造纸纤维原料制浆用途。


　　《玉米秸皮有机酸生物炼制木质素的分离及分析热解》课题将研究从玉米秸皮有机酸生物炼制废液中分离出的木质素的热性能及热解性能，对玉米秸皮木质素在复合材料及热解中的应用具有重要意义。


　　《麦草热水抽提液性能分析》


　　非木材纤维原料，尤其是麦草一直是我国重要的制浆造纸原料之一。近年来，面对全球资源短缺与能源危机，生物质能源以其可再生性和环保性而越来越受到研究者的重视，生物精炼技术也有了长足发展。这为制浆造纸企业的转型升级提供了新的契机。陕西科技大学轻工与能源学院的张素风、杨恒的《麦草热水抽提液性能分析》一文指出，通过制浆造纸与生物精炼技术相结合，可以在植物纤维原料蒸煮之前，通过预抽提的方式，先提取出部分半纤维素，提取出的半纤维素经分离后可以通过水解、发酵制取乙醇或直接提取乙酸等化学品，抽提后的植物纤维原料仍用于制浆造纸。这样既可以做到生物质资源的充分利用，又能为企业带来效益。


　　应用篇


　　芬欧汇川部分生物精炼技术产业化


　　据芬欧汇川亚洲研发中心李志勇介绍，芬欧汇川集团目前已研制出用于运输的生物燃料、生物化学品和复合材料等生物质产品。


　　芬欧汇川公司研制的高科技材料UpmGradaplywood可确保家用和办公物件耐用、安全和环保。它采用新型创新胶膜制成，与利用薄木片粘贴的传统技术相比，可以显著加快成形压合流程。


　　另外，芬欧汇川公司决定在芬兰东南部的Lappeenranta建立用木材生产高级生物柴油的精炼工厂，年产能为10万吨。该厂的产品UPMBioverno与传统的化石油料相比，可使运输时产生的温室气体排放量减少80%。在生产过程中，公司不使用适合用作食材的原材料;加氧处理流程中使用的原材料是粗制妥尔油。这是制造化学木浆时生成的残余物。因其不同于当今市场上的许多其它生物燃料，UPMBioverno能够达到针对可持续发展而设定的严格要求。


　　制浆企业用黑液提取木制素副产品销路好


　　会上，江苏新大(五洲)纸业清洁生产与生物制浆工程技术中心的周正培和参会者交流了“用黑液提取木制素”生产和营销经验。


　　工业木质素是地球上惟一能从再生资源中获得的天然芳香族有机原料，具有无毒、价廉、易被生物分解的独特性质。据资料显示，目前世界已开发的木质素产品达200余种，主要用作混凝土减水剂、油田化学品、染料分散剂、粘合剂、络合剂、稀释剂等，广泛应用于建筑、石油、矿业、化工、印染等20多个行业。


　　但目前工业木质素只有不到二十分之一被作为产品利用。我国木质素产品年产量仅10余万吨。草类碱木质素产品绝大部分为粗产品，其水溶解性差，很多领域不能直接使用，应用范围受到限制。改进型草浆木质素，在其大分子上引入亲水性基团，可用作饲料添加剂、矿粉及耐火材料粘合剂、混凝土减水剂、油井钻探剂、染料分散剂、土壤稳定剂、蛋白质沉淀剂、金属钝化助剂、化学灌浆材料、乳化剂和降粘剂等。


　　由于前几年国内木质素研发和生产技术落后，生产出的低档次、粗产品不受市场欢迎。目前，随着技术进步，相关企业可将低廉的制浆黑液变性成中端的产品木质素磺酸钠、木质素磺酸钙。该类产品售价1600元/吨—1800元/吨，市场好销。工业木质素市场需求量较强的城市有广州、上海、杭州和佛山。


　　据周正培介绍，新大(五洲)纸业公司已开始用黑液提取木制素。在国内，具备年产5万吨左右制浆能力的造纸企业，一般木质素年设计产能是1.5万吨左右，木质素销售量可达1.5万吨。


　　在论坛会上，中国造纸学会的专家告诉记者，国内有许多造纸企业借助企业现有的供水、供热、供电设施生产木质素，如凤凰纸业、双灯纸业、昊林纸业等。重要的是国内企业注重这方面研发。现在一些制浆企业浆销售不好，但木质素销得却很好。