[发明专利]一种基于植物生物质不均一性的分级炼制高值利用方法

说明书

【技术领域】

本发明属于植物生物质木质纤维素原料资源化应用领域，特别涉及到一种基于植物生物质不均一性的分级炼制高值利用的方法。 

【背景技术】

目前，可用的石油资源日益减少，而人类对石油产品需求量日益上升，并且随着环境污染问题的突出，以及解决三农问题的迫切需要，木质纤维素生物质的资源转化已成为亟待解决的问题。 

尽管现在对植物生物质木质纤维素原料转化的研究和工业化模式比较多，但是多数将整株植物生物质采用同样的技术路线转化为一种产品。比如制备成单一的生物燃料：文伟河的“一种木质纤维素类生物质水解重整制备生物汽油的方法”，生物加工过程，2010，8(3)：39-39；Thomas B.、Garrett Thomas W.、Yeung、杨永泰的“石油炼厂加工纤维素/木质纤维素生物质原料的前景”，中外能源，2009，14(11)：68-74，将木质纤维素经过热解或热加氢转化为热解油后，在经转化为费-托烃；李世密、魏雅洁、张晓健、赵连臣、张大雷的“秸秆类木质纤维素原料厌氧发酵产沼气研究”，可再生能源，2008，(1)：50-54；高龙兰、刘玉环、罗爱香、罗洁、万益琴、阮榕生的“木质纤维素间接液化制备二甲醚的研究进展”，福建林业科技，2007，34(4)：264-269；何北海、林鹿、孙润仓、孙勇的“木质纤维素化学水解产生可发酵糖研究”，化学进展，2007，19(7)：1141-1146；Zhu Zhinan，Shi Jiping，Zhou Zhihua的“Photo-fermentation of Rhodobacter sphaeroides for hydrogen production using lignocellulose-derived organic acids”，PROCESS BIOCHEMISTRY，45(12)：1894-1898；DE102009040172-A1将木质纤维素转化为可燃的球体；JP2009173830-A超细粉碎木质纤维素作为燃料；CN101748158-A制备丁醇。 

植物生物质存在结构和组成的不均一性，将整株采用相同的技术路线转化为 一种产品会导致其中的某些结构成分难以充分利用，从而增加转化成本，降低原料转化率，阻碍了植物生物质的工业化应用。 

植物生物质结构和组成的不均一性主要体现在以下几个方面。 

1)不同组织系统组成结构不同。按照Sachs提出的分类方法，将植物体内的成熟组织分为皮组织系统、维管组织系统、基础组织系统。其中，皮组织系统可分为表皮、周皮，维管组织系统可分为木质部、韧皮部，基础组织系统可分为薄壁组织(包括分泌组织)、厚角组织(单子叶植物甚少发现)、厚壁组织。 

表皮组织系统的外表层常含有角质层，由角质和蜡组成，其中角质多为C16和C18两类单体组成的多聚体。维管组织系统中木质部中的导管壁经过了次生加厚和木质化，因此木质素含量高，而韧皮部中的筛管含有未经木质化的纤维壁。基础组织系统中薄壁组织细胞的木质化程度低，厚壁组织具有厚的次生壁，壁通常木质化。 

2)不同细胞组成结构不同。照木质纤维素原料中细胞的细胞壁薄厚，可以将其细胞主要分为两类：一类是只含有初生壁的细胞，比如薄壁组织细胞、筛管分子、伴细胞；另一类是含有初生壁和次生壁的细胞，比如厚壁组织细胞(包括纤维和硬化细胞)、导管、管胞、厚角组织细胞。尽管初生壁和次生壁中都含有的纤维素，但是次生壁中含有大量的木质素，木质素被认为是木质纤维素原料降解过程中的屏障。因此对于木质纤维素原料的生物转化来说，两类细胞由于组成结构上的差异性，会导致转化性能的不均一性。