随着气候变化和石油价格的不断上涨,人们日益认识到寻求能源替代品的迫切性,所以国内外研究者纷纷开展农业废弃物转化成高附加值产品的深入研究。在所有可替代资源当中,木质纤维素原料可作为较为理想的碳源。木质纤维素包括纤维素,半纤维素和木质素,其主要来源包括农业废物/残渣,木材,水生植物等途径,可作为生产各种化工原料,如生物乙醇和生物燃料的起始物料。

 

在马来西亚,在棕榈油提取过程中每年大约产生有17万吨棕榈油果的空壳,其主要成分约含有40%的纤维素,30%的半纤维素和22%的木质素。棕榈油果的空壳里含有的高含量的纤维素与半纤维素的化学成分,可以通过酸或酶水解转换成糖和其他基本化学原料,其五碳糖可被分解成糠醛和其它化学品,而六碳糖可以被转化成5-羟甲基糠醛,乙酰丙酸,甲酸等。由于此原料丰富的木质纤维素含量及其低廉的成本,使其成为研究能源替代品最具潜力的资源之一。

 

我园生物能源组(http://brg.groups.xtbg.ac.cn/)与Universiti Kebangsaan Malaysia联合培养的博士生陈秀娴小姐在导师谢振华副教授和方真研究员的指导下,利用微波反应系统稀硫酸水解棕榈油果的空壳为不同的化学成分,并对此化学反应做了一系列的动力学研究。这项工作的目的在于通过研究不同反应温度(120-180℃)及酸浓度(0.25-0.5N)条件下对棕榈油果的空壳纤维酸水解产物的影响,为其酸水解过程机制提供进一步的见解。我们利用一系列的一级反应模型来进行棕榈油果空壳纤维酸水解的动力学研究,发现其水解动力学的主要中间体,如糖(葡萄糖和木糖),5-羟甲基糠醛,乙酰丙酸和乙酸,对温度和酸浓度具有一定的依赖性。在此过程中,木糖,葡萄糖,5-羟甲基糠醛,乙酰丙酸和乙酸的最高产率分别为11.21 g/L,10.03 g/L,0.50 g/L,9.27 g/L和4.36 g/L。这些动力学参数在利用棕榈油果空壳纤维生产精细化学品的过程中可以提供有效信息和数据基础,对其成为马来西亚棕榈油工业副产品的开发方向具有指导意义。

 

相关研究结果以A Kinetic Study on Acid Hydrolysis of Oil Palm Empty Fruit BunchFibers Using a Microwave Reactor System为题发表在国际专业期刊Energy & Fuels, 2014, 28: 2589-2597。

文章链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef402468z

 

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