传统纸浆和造纸工业中的新型生物炼制

木质纤维素原料是地球上最丰富的可再生生物质资源,包括木材和木材加工残留物、农业生产废弃物、森林加工废弃物和一些能源植物。由于化学结构的差异和反应性能的每个组件,组件的分离对木质纤维原料是高价值利用必要的先决条件之一,和原材料的预处理方法的关键技术之一,也是当前限制木材纤维。

木质纤维素原料的预处理是实现经济上可行的生物炼制的关键步骤。传统的方法需要苛刻的预处理条件,消耗大量的能源,需要大量的资本投资,并产生不利于下游生物过程的抑制剂。这些传统的方法也破坏了许多天然聚合物的特性,限制了原材料的使用。理想的预处理应在后续步骤中提高纤维素、半纤维素、木质素和其他聚合物的“可用性”,产生少量抑制化合物,保持其结构基本完整,并限制生物量的损失。

传统制浆造纸行业如何实现绿色生物炼制?

设备基础

在制浆造纸过程中,必须配备植物纤维原料蒸煮设备、浆体和黑液固液分离设备、纤维洗涤筛选设备、纤维漂白设备、碱回收设备等。在此基础上,我们对植物组分的分离进行了改进。对原有设备进行简单改造后大部分即可投入使用,可以将技术改造成本控制在合理范围内,减轻现有制浆造纸企业的压力。

在这种背景下,传统的纸浆和纸质企业已成为一种新型的绿色生物炼油,具有独特的优势和机遇,以及纸浆和造纸行业的可持续发展之路将更容易。

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造纸工业实现绿色生物炼制的技术路线

为实现绿色生物炼制,制浆造纸行业主要需要进行以下转型:

制浆方法的变化

使用溶剂的原料预处理可有效保护碳水化合物,降低纤维降解,促进由于试剂的特异性导致木质素的高效除去木质素。同时,烹饪温度远低于传统制浆方法的烹饪温度。烹饪过程可以在正常压力下进行,这可以大大降低烹饪的压力和温度,可以有效地缩短加热时间,成本降低,并且安全性得到改善。在预处理结束后获得的纤维素组分将不再限于造纸应用。由于纤维中的木质素被完全除去,并且纤维在烹饪过程中降低到适当的程度,纤维具有优异的润滑性和可塑性,并且可以进一步加工以制备高附加值纤维产品,例如溶解纸浆,微晶纤维素,纳米晶纤维素,醋酸纤维素等。

改变化学回收方法

新型溶剂制浆,药物回收主要是通过蒸馏回收,相关工艺比较成熟,可以最大限度的保证蒸煮试剂的回收。

木质素和半纤维素提取方法的变化

预处理后,按照传统的制浆路线洗涤、筛分纯化纤维素,采用固体萃取法从半纤维素降解糖中分离出木质素。所述原木素和糖液可进一步提取糖液,生产不同路线的木糖和糠醛。或者将木质素和糖液作为平台化合物生产高附加值的化学品和材料,如木质素基碳纤维材料、糠醛基2,5-呋喃二羧酸等。

通过科学的技术改造,它不仅可以大大丰富传统生物炼油企业的产品线(如造纸,糖制造,木材加工,生物发酵等),提高企业的综合盈利能力,也有效解决他们的环境问题。造纸业的科学发展之路必须经历。


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