[发明专利]一种生物质预处理组合物及生物质预处理方法

说明书

本发明提供了一种生物质预处理组合物及生物质预处理方法，所述方法通过将高沸醇与离子液体复合，提高了选择性溶出木质素的能力，实现了生物质组分的高效分离。此外，所述方法较温和，对木质素和纤维素的破坏小，所得纤维素和木质素产品的聚合度和分子量均较高，可以作为生物燃料、生物化学品和生物材料的高品质原料。本方法效率高、选择性高、过程简单，溶剂易回收，环境友好，所得产品的潜在附加值高，具有很强的工业应用前景。

技术领域

本发明属于绿色化学以及生物质资源化利用领域，具体涉及一种基于离子液体/高沸醇复合溶剂的生物质预处理方法。

背景技术

生物质是可再生能源的重要组成部分，也是最有产业化和规模化前景的可再生能源。生物质的蕴藏量极其丰富，据估计，地球上植物每年通过光合作用储存的能量约相当于全世界每年耗能量的10倍。生物质的开发与利用是把各种生物质原料通过不同途径转化为高附加值的生物质能源、生物材料、石油产品替代品及副产品等产品的全过程。在能源压力日益凸显的今天，开发利用生物质具有重要意义。

生物质的主要来源是树木、秸秆等木质纤维素，但是目前，木质纤维素的综合利用仍然面临难题。木质纤维素包含纤维素、木质素和半纤维素三大成分，各成分以复杂的形式结合在一起，形成了具有难于破坏的阻抗结构。其中，木质素是由苯丙烷单元形成的网状杂聚物，木质素与半纤维素连结并紧密地覆盖在纤维素表面，是木质纤维素难以利用的主要屏障。通过预处理方法，将木质素从生物质中提取或者分离出来，同时尽可能多地保留纤维素和半纤维素，能够显著提高生物质的利用效率。目前常用的生物质预处理方法，如碱处理、酸处理、微生物预处理等方法，仍存在很多缺点。酸碱预处理过程产生大量废液、废气，对环境造成严重污染，并且对设备要求高。另外，所得木质素的分子量和化学活性低，导致木质素产品的附加值低。微生物预处理虽然条件温和，但是处理时间较长，效率低且成本高。因此，高效、绿色和简单的预处理方法是促进生物质综合利用的关键。

离子液体是一种新型绿色溶剂，具有独特的溶解性能，为生物质的预处理和转化提供了新的思路。但是离子液体存在成本高，粘度大，溶解木质素的能力有限的缺点。离子液体混合溶剂可以在一定程度上解决以上问题。离子液体/水混合体系能够降低体系粘度，减少成本，但木质素的去除率低，所得纤维素的纯度低。离子液体/氨基磺酸二元体系预处理生物质，可以将纤维素与其它组分分离，但纤维素的收率较低，且酸性试剂对设备要求高。细菌和离子液体联合可提高木质纤维素糖化效率，但这种方法涉及细菌的培养等过程，工艺复杂且成本高。通过复合两种不同功能性的离子液体，提高体系对木质素的溶解性能，进而提高生物质的酶解效率。但是这种方法需要配合使用两种不同的离子液体，成本仍然较高，处理所需的时间长，并且仅能利用生物质中的纤维素组份。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种生物质预处理组合物及一种生物质预处理方法，所述生物质预处理组合物具有选择性溶出木质素的能力，实现了生物质组分的高效分离。此外，所述方法较温和，对木质素和纤维素的破坏小，所得纤维素和木质素产品的聚合度和分子量均较高。

本发明目的是通过如下方法实现的：

一种生物质预处理组合物，其中，所述组合物包括离子液体和高沸醇；所述离子液体与高沸醇的质量比为1:(0.1～9)。

根据本发明的实施方案，所述高沸醇选自乙二醇、乙三醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、戊二醇、二甘醇、三甘醇和糖醇中的一种或多种。优选地，所述高沸醇选自1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、丙二醇、丙三醇、二甘醇和木糖醇中的一种或多种。