生物质资源高值化利用基础科学问题及研究.pdfVIP

第147场中国工程科技论坛 ‘93· ：： 生物质资源高值化利用基础科学问题研究 孙润仓 (华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州 510640) 摘 要：面向国家对生物质材料的重大需求，针对生物质功能利用的关键障碍，从建立生物质高值 化材料、能源及化学品理论体系出发，提出了研究总体思路。首先从生物质结构复杂性进行深入研 究，解译生物质超微结构，探索生物质组分清洁温和分离机制，实现生物质组分高效分离；然后探索 分离组分的构效关系，从分子水平研究生物质组分的溶解机理及其与溶剂之间动态自组装过程和 绿色转化方法，在纤维素溶解新理论和新体系建立、半纤维素分子纯化与均化、木质素聚集态结构 解析与分子活化等方面取得重要突破，构建生物质转化为高值化材料的新理论与新方法，并揭示全 球碳循环背景下生物质转化材料过程的节能与C0：利用和减排途径。 关键词：生物质资源；高值化利用；基础科学 半纤维素和木质素高效分离提供了理论依据。利用 1 生物质细胞壁组分的微区分布方面 光学显微镜(LM)和扫描电子显微镜(sEM)研究了 连翘的形态学和解剖学特点，形态学结果表明连翘 采用现代显微技术与化学法结合初步研究清楚 纤维细胞的长宽比和壁腔比分别为51和0．671。 了柠条、沙柳、连翘、红瑞木和黑杨等乔灌木细胞壁 利用透射电子显微镜(TEM)观察到连翘纤维 的超微结构及纤维素和木质素在细胞壁各层中的微 细胞壁分为三层：胞间层(ML)、初生壁(P)、次生壁 区分布特点，揭示了灌木木质素和纤维素在细胞壁 (s1、s2、s3)，各层的染色强度差异揭示了木质素浓 各层的微区分布规律，发现了其分布的非均一性。 度的差异。TEM图像表明相对于复合胞间层和次生 项目研究过程中采用光学显微镜(LM)、扫描电镜 壁，细胞角隅胞问层木质素浓度最高；sEM—EDxA (sEM)、透射电镜(TEM)、共聚焦拉曼显微镜 分析技术表明连翘细胞角隅胞间层、复合胞间层、次 (CRM)、激光共聚焦扫描显微镜(cLsM)及扫描电 生壁s2层的木质素浓度比例为1．3：1．1：1。 子显微镜一x射线能谱仪(sEM—EDxA)等高分辨率 黑杨纤维不同区域木质素分布拉曼光谱图 电子显微技术结合特殊染色法对典型生物质细胞壁 712～1519 中木质素及纤维素的微区分布及局部化学等基础问 (1 cm。)，黑杨射线薄壁细胞不同区域 712～1519 木质素分布拉曼光谱图(1 cm“)，黑杨 题进行了系统深入的研究。如采用LM和SEM研 950～2867 究了连翘、红瑞木及黑杨等生物质形态学和解剖学 纤维不同区域纤维素分布拉曼光谱图(2 特点；利用TEM结合特殊染色法研究了纤维细胞壁 cm。1)(图1)，拉曼光谱分