[00924598]基于制浆造纸平台的木材生物质高值化精炼关键技术及应用

项目技术属于轻工业科学技术中造纸技术领域，涉及到功能糖领域，产品广泛应用于纺织、食品行业。中国是世界第一制浆造纸大国，木材生物质传统意义上主要用于制浆造纸，面临全组分利率低、产品附加值低和资源浪费严重等突出问题；项目技术应用前，中国高纯度纤维素产品全部依赖进口。太阳纸业和齐鲁工业大学历经10余年，在国家科技支撑计划、国家自然科学基金、山东省自主创新重大专项等资助下，自主完成了木材生物质全组分的高值开发利用，高纯度纤维素应用于纺织、纳米纤维素和纤维素衍生物等；半纤维素开发高纯度木糖、木糖醇，用于食品、医药行业；木质素用于生物质发电，回收热能，建立了基于制浆造纸平台的木材生物质高值化精炼关键技术体系，促进了中国传统造纸企业从制浆造纸向生物质高效利用的转型升级，推动了制浆造纸行业的技术进步。主要创新技术如下：（1)创新建立了木材生物质全组分连续高效深度分离关键技术。在半纤维素水解过程中的断裂规律及机理基础上，系统解析了木材生物质抽出物溶出规律和主要组分，自主开发设计了连续独立水解塔，创新了高温、自催化连续水解工艺和半纤维素热解溶出技术，半纤维素溶出率达90%以上，木质素分离率达96%以上；(2)创新开发了半纤维素资源化制备高纯度木糖技术。以木材生物质为原料，自主开发顺序式模拟移动床（SSMB)色谱分离和生物法纯化木糖技术，以水相为流动相，以粒径320微米左右的特制Na型树脂为固定相，连续分离出木糖与葡萄糖、盐分等杂质；自主定向选育了纯化木糖液专用酵母，结晶木糖纯度达到99.8%，与传统玉米芯为原料制备木糖技术相比，资源综合利用率提高60%以上，活性炭用量降低65%，用水量降低60%以上；（3)创新研发了高纯度纤维素清洁制备和高值利用技术。创新生物协同连续高效脱木质素纯化纤维素技术，利用生物酶有效控制纤维素聚合度，促进木素脱除效率，提高纤维素纯度和溶解性等性能，纤维素纯度达到95%以上，白度达到90%ISO，COD消减50%以上，打破了国外高纯度纤维素产品对中国的垄断。基于以上创新技术，项目实现了木材生物质资源化高值利用，每吨木材生物质开发高纯度纤维素370kg、木糖100kg、木质素生物质发电200kWh，综合经济效益提高一倍以上。项目经山东省科技厅组织专家鉴定，整体技术处于国际领先水平，被列为中美技术合作项目。已获授权专利22件，发明专利21件，国际发明专利4件，发表核心论文36篇，SCI论文16篇，培养博士后6人。系列研究成果获中国轻工联合会科技进步一等奖1项，省部级科技进步一等奖1项、二等奖3项。项目自2012年起在国内5家企业应用推广后，直接就业2300多人，带动就业1万多人，依托项目技术，公司在美国建设年产60万吨纤维素项目和老挝建设年产30万吨纤维素项目。近三年，实现新增产值138.2亿元，利税20.13亿元，产生了显著的经济、环境和社会效益。