论文标题：Key Considerations on The Industrial Application of Lignocellulosic Biomass Pyrolysis toward Carbon Neutrality

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.02.015

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随着缓解气候变化的紧迫性与日俱增，已有超过100个国家承诺到21世纪中叶实现碳的零排放，可再生能源的快速发展无疑对实现这些目标发挥了关键作用。与风能、太阳能和水力发电等其他可再生能源相比，生物质是唯一可再生含碳氢资源，可为人们提供生产各种有机化学品所需要的碳氢原料，同时减轻人们对化石能源的依赖。一个典型的例子是通过循环生物经济方法从生物质中生产生物乙醇。因此，生物质通常被认为是一种不可替代的、可再生的、绿色的、零碳的资源。随着寻求实现碳中和的迫切性增加，将生物质转化为绿色燃料或化学品得到越来越广泛的社会关注。

南京林业大学张书教授、黄勇教授和江苏大学李斌教授等研究人员合作在中国工程院院刊《Engineering》发表了题为“Key Considerations on The Industrial Application of Lignocellulosic Biomass Pyrolysis toward Carbon Neutrality”（木质纤维素类生物质热解实现碳中和工业应用的关键问题）的观点述评文章，分析了木质纤维素类生物质热解在实现碳中和背景下的工业化应用过程中面临的关键挑战，包括原料的非均质性、反应途径的复杂性、生物油的高结焦性以及副产品的有效利用等技术问题。文章讨论了如何通过控制二次反应、优化热解技术、处理无机物质迁移等手段来提高生物油产率和质量，并提出了改进热解反应器供热方式的策略。最终，文章总结了要实现生物质热解技术的规模化应用，需要进一步研究和解决生物油的焦化问题以及提高固态和气态副产品的经济性。

值得注意的是，生物化学转化和热化学转化是两个主要的生物质利用途径。前者具有产物选择性高的优点，但它受到反应速率慢和对原料要求严格的限制。相比之下，热化学转化可以通过碳化、热解和气化等过程快速地将生物质（特别是含水量相对较低的木质纤维素生物质）转化为固体（生物炭）、液体（生物油）和气体（CO和H2）等产物。考虑到社会对液体燃料的依赖，木质纤维素生物质的热解法生产生物油具有重要意义，因为生物油可以替代石油衍生的液体燃料，比如汽油和柴油等产品。荷兰BTG Bioliquids公司已经展示了较为成功的生物质热解商业化应用。虽然生物质热解已经研究了大约150年，但由于生物质分布广泛，以及生物油的低能量密度、低稳定性以及较强酸性和高含氧量，其大规模工业应用仍然非常有限。因此，生物油在使用前往往需要升级，如通过催化裂化或加氢脱氧。

文章指出，木质纤维素生物质热解技术面临的主要挑战包括原料的非均质性导致的产物质量不稳定、复杂的反应途径和二次反应难以控制、生物油的高结焦性影响其后续加工、无机物质在反应过程中的迁移和气溶胶的形成导致的设备堵塞和产品劣化、以及热解反应器供热效率低的问题。文章表明，要实现生物质热解技术的大规模工业应用，这些挑战必须通过技术创新和优化加以解决。此外，作者希望讨论的几个关键点能得到同行的密切关注，助力我国早日实现碳中和目标。

引用信息：Shu Zhang, Kan Zou, Bin Li, Hojae Shim, Yong Huang. Key Considerations on The Industrial Application of Lignocellulosic Biomass Pyrolysis toward Carbon Neutrality [J]. Engineering, 2023, 29(10): 35–38.

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原文链接：https://www.engineering.org.cn/engi/EN/10.1016/j.eng.2023.02.015

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