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新技術讓秸稈、木材、竹材等生物質資源“身價倍增”。來自中國科學院大連化學物理所(以下簡稱“大連化物所”)等單位的科研人員在木質纖維素類生物質三素分離和高值利用方向取得重要突破：他們設計并開發出催化木質素芳基化的三素分離技術(CLAF)，解決了在木質纖維素綠色精煉過程中三素難以高效分離、高值利用的問題。相關研究成果29日在線發表于《自然》雜志。

木質纖維素是秸稈、木材、竹材等生物質資源的主要成分，可作為生物煉制的原材料，實現高值化學品的綠色制造。“它主要由纖維素、半纖維素和木質素(以下簡稱“三素”)組成。作為最具利用價值的可再生碳資源，木質纖維素三素如果無法高效分離，將限制生物質化工發展的經濟性和環境友好性。”論文通訊作者、大連化物所研究員王峰說。

通過酸、堿、有機溶劑等進行化學處理，可實現木質纖維素三素組分的部分分離。但這種處理方式通常只能獲得其中的一種或兩種組分(以纖維素組分為主)，難以實現三組分的高值利用。

“我們在研究中發現，木質纖維素利用不充分的重要原因是木質素在反應過程中容易發生自身縮合，即不可控地形成分子間和分子內的碳碳鍵交聯。”論文第一作者、大連化物所李寧博士介紹。

此次，科研人員因勢利導地引入與木質素結構類似且具有高親核活性的單酚類化合物，在分離過程中，單酚與木質素發生選擇性芳基化反應，阻止木質纖維素無序自縮合過程。木質素芳基化改性后，溶解性顯著提高，可與纖維素、半纖維素組分高效分離，同時保留了自身芳基醚活性結構，更有利于后續催化解聚。

同時，科研人員高度關注該研究的應用出口，從終端市場角度思考木質素催化轉化。他們基于芳基化木質素的結構特性，開辟了一條芳基遷移的催化解聚路線，將CLAF處理后的木質素組分直接催化解聚為木質素基雙酚。

“我們將木質素基雙酚與雙酚A(BPA)進行比較后發現，兩者的材料學性能基本相當，但木質素基雙酚毒理安全性要比BPA提高100倍以上，因此具有廣闊的市場前景。”李寧說。