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楹鼎生科參加第八屆北歐木質生物煉製大會(二)

日期:2018-10-31 00:00

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    ●第三天

    一、英国约克大学教授James H Clark主题演讲

Woody biomass as a sustainbale feedstock for biobased chemicals(木质生物基原料为绿色化学品提供可持续发展的原料)

    约克大学的James Clark描述了一个对化学高度依赖的社会,我们生活中的材料97%跟化学有关。碳中性意味着对金属依赖?许多低碳技术都需要稀有金属,碳是怎样对这些发生影响的?比如说电动汽车电池中的许多可持续性问题-钴,锂等。其中许多已经或即将供不应求,从填埋废物中回收金属将会是严峻的问题。例如柳树从土壤里吸收镍,其他植物也可能有类似的作用,在这方面有所帮助。社会将对零售商和品牌所有者施加压力,大多数途径将通过平台化学品引导技术发展。乙烯,丙烯和BTX很可能被生物基化学品(Top 20(英国),Top 12(美国))取代;其中芳香功能产品将是最具挑战性的;下游产品化学也需要改变以使用这些新平台;氧气与氢气图谱是识别途径的关键工具,例如二甲苯与果糖到PET。减少氢化将优先于氧化,一个例子是Cyrene™,二氢-来自左旋葡萄糖酮的左旋葡萄糖酮,LGO,通过热解,这是一种新的溶剂。这是真的低毒性替代现有的高毒性石油溶剂。在这种情况下微波炉热解可以是在低于热量的温度下制造大量材料的途径热解。糖渠道有其自身的问题;平行路径受热化学控制分解,“控制”解聚是关键。两者都有空间。选择性,控制,解构,解聚,分馏是关键技术。至于原料,MSW未得到充分利用。塑料废物可能不是生物基的,但应该重复使用。

    二、中试工厂及设施设计(5个报告)

    (一)荷兰生物过程试点设施(BPF)

木质纤维素生物质的中试规模预处理:设计考虑因素与操作挑战

    BPF的Raimo van der Linden描述了扩大木质纤维素预处理技术的挑战,技术和市场验证需要试点,这需要花钱但不能赚取收入。缩小”商业流程的样子,而不是“扩大”工作台单元的运营。BPF拥有一系列设备,包括预处理,发酵和下游加工以及食品级实验室,持续的过程具有挑战性但很必要。

    (二)瑞典斯德哥尔摩瓦伦堡伍德科学中心Experimental Paper Machine(XPM)设施

使用中试规模实验造纸机(XPM)生产纳米原纤化纤维素增强纳米纸

    MoRe Research的Zoheb Karim描述了使用中试纸机制造MFC增强纳米纸,首次通过保留与脱水时间是将纳米或微米级材料放入传统造纸机湿部的关键问题。随着流浆箱中的MFC含量增加,由于白水系统的损失,克重和排水都会下降。在流浆箱之前将MFC与纸浆纤维混合是保留MFC的一种方法;另一种是添加阳离子淀粉和二氧化硅微粒,最大MC保留率约为67%,纤维+ MFC的总保留率约为85%。

    (三)挪威RISE PFI中试设施

通过在新型反应器中进行有机溶剂预处理,增加挪威云杉酶水解的可及性

    RISE PFI的Mihaela Tanase-Opedal描述了用于酸催化的有机溶剂糖化预处理阶段的新型反应器,其目的是增加酶促可及性,含有质量比为1:1的水的丙酮是所用的溶剂,原料使用的是挪威云杉。增加纤维素可及性比脱木素快速释放糖更重要,反应堆设计可以为此提供帮助。与传统的高压釜型反应器相比,该新型反应器具有短的加热时间,高温性能,良好的混合以及在运行期间置换和交换烹饪液体的能力。在酶水解中,即使含有28%的木质素,在24mg蛋白质/ g下,24小时内99%的纤维素转化也是可能的。(木质素含量是由于再沉淀到纤维素纤维上)。

    (四)芬兰阿尔托大学报告

在定制反应器中在高压下通过氯化氢气体降解纤维素

    阿尔托大学的Eero Kontturi描述了在新型反应器中用高压HCl气体降解纤维素,用于CNC生产。硫酸是常规方法,但使用干燥HCl气体的方法在室温下可以很好地工作,产率为97%。气体可以很容易地回收,但CNC从水解纤维中分散可能具有挑战性。

    (五)芬兰VTT研究中心中试设施

定制纤维素酶的现场生产,以降低生物精炼的成本

    VTT的SimoEllilä描述了基于糖的纤维素酶生产,用于现场生产酶。使用NREL生物精炼模型,估计酶成本为0.06美元/升乙醇。

    三、基础研究(4个报告)

    (一)瑞典于默奥大学报告

用于酸性工艺的木屑的浸渍和木屑长度的影响

    Umeå大学的Jessica Gard Timmerfors讨论了木屑的浸渍和芯片尺寸的影响。碱性制浆需要长切片(为了保持纤维长度)具有一致的厚度(以确保均匀浸渍),但酸性制浆的特征在于通过纤维长度更快地浸渍;此外,在生物精炼应用中纤维长度的重要性较小。因此,较短的晶片是令人感兴趣的。因此,削片机设计和操作对芯片尺寸的影响是至关重要的,并且已经过评价。浸渍研究正在进行中。

    (二)瑞典MoRe Research报告

木质素碳水化合物配合物研究亚硫酸盐溶解纸浆

    MoRe Research的Raghu Deshpande描述了对亚硫酸盐浆中木质素碳水化合物配合物的研究。连接木质素和碳水化合物的共价键有助于树木和木材的性质,并且在不同的制浆过程中以不同的方式分解。研究了不同蒸煮时间的木质素含量。

    (三)加拿大自然资源,加拿大Canmet能源报告

各种木质素在溶剂和聚合物中的溶解度和兼容性:实验和基于电脑的评价

    加拿大自然资源部的Olumoyo Ajao描述了木质素在溶剂和聚合物中的溶解度。溶解度是木质素增值的挑战。可以使用Hansen溶解度参数进行量化溶解度。分散力,极性/偶极相互作用和氢键用于计算总的总溶解度参数。将250mg样品中的40种不同木质素类型(来源和加工类型)与20种不同溶剂混合,并目测评价溶解度。(溶液参数的完全定量测定是耗时的并且仅针对少数样品进行。)该视觉评价用作估计一系列溶剂(包括溶剂混合物)中木质素的汉森溶解度参数的基础。比例为72:28的丙酮和水最适合碱木质素。在该研究的第二部分中,评价了碱木质素与一系列聚合物的兼容性。木质素的汉森溶解度半径和特定聚合物重叠的点是兼容性的良好指示。选择的增容剂充当桥,并且汉森溶解度半径之间的较短距离更好。

    (四)瑞典RISE报告

挖掘木质纤维素原料的结构和功能-从学术知识到工业应用

    RISE的JerkRönnols描述了在分析方法的支持下从实验室理解转向工业应用。一个有趣的注意事项是简单的台式核磁共振单元的新版本,例如Magritek Spinsolve 60.需要密切关注。

    四、分离、纯化及回收(4个报告)

    (一)佛兰德技术研究所VITO报告

从木质素油中回收高附加值功能性单体木质素衍生物:分离技术的比较

    Biorizon的Viviana Polizzi和VITO的Kelly Servaes,比较了从木质素油中回收单体木质素衍生物的方法。Biorizon的目标是到2025年商业化的生物芳香化合物,它有望在2022年从目前的TRL 3升级到TRL 5-6。从废酒和木质素油的解聚和分离中得到两类物质:低聚物混合物和单体混合物。采用超临界乙醇与CuMgAlOx催化剂催化解聚。级联膜法去除三组分:低聚物、二聚物和单体。其他分离技术产生不同的馏分。进一步的化学修饰可以增加功能以提高反应活性。环氧树脂是潜在的最终产品,在安特卫普20-50 kt/y港口进行480万欧元演示的提议得到了欧盟的批准,建造的最终决定迫在眉睫。目前正在研制一种生物芳香剂的250公斤/天移动分离试验装置。此外,BAFTA项目为150多个过程开发了一个技术、经济和环境特征数据库。从文献中提取催化剂类型、溶剂类型、木质素类型、T、P、pH等参数,并列举。工程公司Jacobs对此进行了研究,以确定如何最好地扩大规模,这一实践将为试点工厂的设计提供信息。

    (二)拉彭兰塔科技大学报告

从碱性制浆液中提取羟基羧酸

    拉彭兰塔理工大学的Jari Heinonen描述了提取羟基羧酸,它代表纸浆蒸煮液中20%的干固体。分离具有挑战性,已经尝试了色谱和离子交换,木质素和NaOH也可以从液体和羟基羧酸中回收。这些酸的市场仍未被了解。

    (三)芬兰安德里茨报告

A-Recovery +:下一代化学品回收循环

    安德里茨的Lauri Pehu-Lehtonen描述了用于化学回收的A-Recovery +技术,包括甲醇净化和回收;在用Haldor Topsoe开发的工艺中从CNCG中回收硫酸;使用基于过期专利的专有程序进行木质素回收。甲醇可用于ClO2发生器或出售;硫磺可以在内部使用或出售;和木质素可用于取代石灰窑中的化石燃料或出售。简单的回报可以在3年以下,具体取决于所提取的各种流的使用。到2019年第三季度,SödraCellMönsteras每年将生产5千吨生物甲醇

    (四)芬兰拉彭兰塔理工大学,LUT研究中心报告

膜过滤工艺在深共晶溶剂(DES)回收中的可能性

    拉彭兰塔理工大学的Mari Kallioinen描述了使用膜回收低共熔溶剂。DES回收和再利用是新型DES制浆系统经济学的重要组成部分,但是需要从DES中除去水,杂质和木质素等工艺元素以便重复使用。然而,膜中使用的材料必须能够承受DES,常用材料在50度下暴露于DES四天,有些膜比其他膜更好,但仍然需要工作。在最初的试验中,重复使用的DES回收了32%的木质素和60%的原始DES。并非所有的水都可以在没有蒸发的情况下被去除,这也需要工作。将需要包括膜,吸附和蒸发的混合系统,以及最小化水使用的步骤。

会议结束,宣布下届会议将于2020年3月24日至26日在斯德哥尔摩酒店庭院举行。