西湖大学BEM实验室-中文版

木质纤维素生物质（比如秸秆、甘蔗渣、软木和硬木薪材）主要由纤维素、半纤维素和木质素构成，是地球上最丰富的有机碳氢资源，具有可再生性和“碳中性”等优点。工业的发展、人口的增长和化石资源的过度消耗等问题驱动了生物质向燃料、化学品及材料转化的生物炼制产业的发展。近年来，在实现“双碳”目标、构建绿色低碳循环发展经济体系、发展健康农业等国家重大需求的推动下，生物质炼制行业迎来新的机遇和挑战。其中，生物质组分的高效清洁分离、全组分尤其是纤维素和木质素的高值化利用是实现生物质炼制行业经济可行性和可持续发展的关键。课题组长期以绿色化学技术为手段、可持续性评价为指导，在木质纤维素生物质组分分离、全组分高值化利用等相关领域取得一系列突破原创性成果，开发新型绿色溶剂体系并应用于木质纤维素生物质预处理、功能化纳米纤维素制备与应用，期望通过强化组分拆解效果和提高产物附加值，突破现有生物质精炼产业经济可行差的行业瓶颈。

针对传统预处理过程中天然木质素的β-O-4骨架结构易发生不可逆转“断键-缩合”而造成其活性和价值大大降低的问题，申请人设计出一种绿色溶剂体系，并首次将其应用到生物质预处理领域，在温和条件下实现92%的木质素脱除效率并获得纯度93%、β-O-4键含量高且分子量分布均一的高质量木质素。

针对目前高附加值纳米纤维素材料产品生产工艺耗能高、化学品消耗量大、工艺复杂等问题，申请人开发出基于2,3-环氧丙基三甲基氯化铵和尿素的反应型低共熔溶剂体系（DES），实现了低能耗、无废弃物排放的纳米纤维素生产工艺，并得到了一系列纤维素基功能材料产品。

建立了一套将化工过程模拟和环境评价结合的前瞻性全生命周期评价方法，进一步完善溶剂的水生态毒性和人类健康指标量化方法；原创性地开发了1套中国区域性环境影响货币化方法，通过将经济和环境指标集成，解决可行性评价中难以综合考虑环境影响类别间、环境与经济间权衡的问题，为生物质炼制行业的发展提供理论依据。