近年來，實(shí)驗(yàn)室立足生物質(zhì)化學(xué)基礎(chǔ)，開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)、材料及裝備，并強(qiáng)化成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，服務(wù)于生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)和支撐我國生物質(zhì)高值化利用領(lǐng)域的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展。

技術(shù)研發(fā)瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)難點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)室主任孫潤倉教授介紹，木質(zhì)纖維生物質(zhì)多級資源化利用主要存在兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，一是木質(zhì)纖維生物質(zhì)全組分清潔高效分離，二是分離組分高效轉(zhuǎn)化利用與產(chǎn)業(yè)化集成。

眾所周知，生物質(zhì)主要是由少量抽提物、半纖維素、木質(zhì)素及纖維素組成。然而，我國木質(zhì)纖維生物質(zhì)長期處于單一組分資源化利用狀態(tài)，導(dǎo)致其他組分被破壞、遺棄，造成生物質(zhì)資源巨大浪費(fèi)。

如傳統(tǒng)造紙工業(yè)和纖維乙醇產(chǎn)業(yè)僅利用纖維素；生產(chǎn)1噸纖維乙醇，廢料高達(dá)5噸；特別是我國每年木質(zhì)素產(chǎn)量超過1100萬噸，但有效利用率不到20%；糠醛及木糖醇工業(yè)僅利用半纖維素，剩余物高達(dá)75%以上，資源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。

實(shí)驗(yàn)室主要開展生物質(zhì)多級資源化利用

這種傳統(tǒng)生物質(zhì)單一組分直接轉(zhuǎn)化利用，存在的弊病是資源嚴(yán)重浪費(fèi)、產(chǎn)品附加值低、環(huán)境重度污染。

經(jīng)過多年攻關(guān)，實(shí)驗(yàn)室提出的木質(zhì)纖維生物質(zhì)多級資源化利用技術(shù)，成功解決了生物質(zhì)利用單一資源化、原料嚴(yán)重浪費(fèi)、環(huán)境重度污染等技術(shù)難題，首創(chuàng)了木質(zhì)纖維生物質(zhì)多級資源化利用關(guān)鍵技術(shù)體系，研發(fā)出生物活性分子產(chǎn)品、超高純度低聚木糖、木質(zhì)素酚醛膠等八大類生物質(zhì)主導(dǎo)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)全資源化利用。

經(jīng)過多年攻關(guān)，實(shí)驗(yàn)室攻克了木質(zhì)纖維生物質(zhì)多級資源化利用技術(shù)

為企業(yè)解決老大難問題

山東龍力生物科技股份有限公司是一家專門從事生物質(zhì)能源開發(fā)的企業(yè)。在雙方合作之前，該公司將水解去除半纖維素后的玉米芯殘?jiān)ㄖ饕煞譃槔w維素及木質(zhì)素）直接用來酶解發(fā)酵生產(chǎn)纖維乙醇，但由于木質(zhì)素的存在，大幅降低了纖維素的酶解效率。

推動成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，是實(shí)驗(yàn)室十分重視的工作。在實(shí)驗(yàn)室依托單位北京林業(yè)大學(xué)相關(guān)部門的牽頭下，實(shí)驗(yàn)室積極將木質(zhì)纖維生物質(zhì)多級資源化利用技術(shù)推廣到龍力生物公司。

根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，孫潤倉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出了工程化水熱耦合稀堿處理新技術(shù)，即第一步僅水熱預(yù)處理，第二步稀堿處理分離出高純度木質(zhì)素及纖維素，再分別制備木質(zhì)素酚醛膠及纖維乙醇。

該新技術(shù)研發(fā)的聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品，超高純度低聚木糖純度大于97%，收率提高24.7%，木糖及阿拉伯糖純度大于98.5%，顯著提升了半纖維素的轉(zhuǎn)化效率。生產(chǎn)過程中，同時(shí)還分離出高純度工業(yè)木質(zhì)素。

應(yīng)用該新技術(shù)，脫除了吸附在纖維素表面的大部分木質(zhì)素，增加了酶接觸纖維素的可及性，顯著提高了酶水解效率。噸乙醇所需原料由4.9-5.4 噸減少到3.2噸，噸乙醇酶成本降低35%以上，有力提升了木質(zhì)纖維生物質(zhì)多級資源化利用的整體經(jīng)濟(jì)效益。

企業(yè)紛紛找上門要技術(shù)

與龍力生物公司的合作，使得實(shí)驗(yàn)室的木質(zhì)纖維生物質(zhì)實(shí)現(xiàn)多級資源化利用技術(shù)贏得了市場的肯定和青睞。

“近年來，實(shí)驗(yàn)室與北京、山東、廣東、湖南、新疆等地的實(shí)驗(yàn)室、工程中心及企業(yè)開展了廣泛深入的協(xié)同創(chuàng)新，取得了明顯的成效。”孫潤倉介紹。

2016年，實(shí)驗(yàn)室與湖南炎陵縣江陵木業(yè)有限公司合作，研究木質(zhì)素基環(huán)保酚醛樹脂膠黏劑。實(shí)驗(yàn)室以技術(shù)轉(zhuǎn)讓的形式，手把手教企業(yè)生產(chǎn)木質(zhì)素基環(huán)保酚醛樹脂膠。一年的合作，雙方都取得了很好的效果。2017年，該企業(yè)生產(chǎn)環(huán)保酚醛樹脂膠20萬噸，大大提升了企業(yè)的盈利水平。

年青的科研人員，在技術(shù)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化等工作中，都做出了重要貢獻(xiàn)

此外，實(shí)驗(yàn)室還與江蘇徐州飛亞木業(yè)有限公司合作，研究生物質(zhì)木質(zhì)素高強(qiáng)度耐候膠黏劑制備技術(shù)；與山東臨沂成宇化工有限公司合作，研發(fā)年產(chǎn)135000噸醋酸酯項(xiàng)目；與四川省西龍生物質(zhì)材料科技有限公司合作，研發(fā)竹本色紙品抑菌性能提升技術(shù)；與新疆仲興生物資源開發(fā)有限公司合作，研發(fā)利用農(nóng)林廢棄物開發(fā)與生產(chǎn)木醋液和活性炭。

實(shí)驗(yàn)室十分重視區(qū)域協(xié)同創(chuàng)新，積極參與促進(jìn)“京津冀”區(qū)域合作發(fā)展，與北京碳世紀(jì)科技有限公司合作，研究石墨烯材料應(yīng)用于木材改性及特種紙加工技術(shù)；與北京市第二中學(xué)合作，開展了纖維素酶解及生物乙醇的制備研究。

鼓勵年輕人脫穎而出

隨著科研的深入，實(shí)驗(yàn)室在半纖維素、木質(zhì)素研究等方面取得了大量成果，發(fā)表了大量高水平SCI論文，在國際同行實(shí)驗(yàn)室中分別處于領(lǐng)先和先進(jìn)水平。重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任孫潤倉教授牽頭完成的“木質(zhì)纖維生物質(zhì)多級資源化利用關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”成果獲得國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

在隊(duì)伍建設(shè)和人才培養(yǎng)方面，實(shí)驗(yàn)室形成了一支本領(lǐng)域具有國際前沿水平的研究隊(duì)伍，正在爭取進(jìn)入國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體。實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)了多名高水平博士、博士后加入，并有數(shù)名年輕學(xué)者獲得國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金資助、國家杰出青年科學(xué)基金資助或成為“長江學(xué)者獎勵計(jì)劃”特聘教授。

近年來，實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)了40多名較高水平的博士生、100多名碩士生。袁同琪、彭峰等一批年青人成為實(shí)驗(yàn)室的骨干力量。這些年青的科研人員，在技術(shù)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化等工作中，都做出了重要貢獻(xiàn)。

孫潤倉表示，在實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展過程中，特別是在首次績效考評成績獲得“優(yōu)秀”后，北京市科委設(shè)立《北京科技創(chuàng)新基地培育專項(xiàng)》的實(shí)施對實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)起到了極大的促進(jìn)作用。

“實(shí)驗(yàn)室要建成生物質(zhì)資源利用國際領(lǐng)先的研究基地，成為生物質(zhì)資源利用技術(shù)國際交流的重要平臺。”孫潤倉說，實(shí)驗(yàn)室將圍繞國家重大需求和學(xué)科研究前沿領(lǐng)域，繼續(xù)加強(qiáng)高水平研究，發(fā)展成為知名的一流重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。