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  • 作者:記者 唐琳 王璐瑩 李明飛 來源: 發布時間:2018-12-5 18:23:33
    林木生物質化學北京市重點實驗室:
    致力生物質轉化 推動低碳經濟模式

     
    林木生物質資源屬于可再生資源,其來源豐富,分布廣泛,既包括傳統的木材資源,也包含林木撫育剩余物、加工剩余物以及部分工業和生活廢棄物等。在傳統化石資源日漸枯竭的背景下,林木生物質是最為理想的替代資源。
     
    2012年5月,在北京市科委的大力推動下,林木生物質化學北京市重點實驗室(以下簡稱實驗室)依托北京林業大學正式組建,中國科學院院士孫漢董出任學術委員會主任,孫潤倉教授任實驗室主任。
     
    自成立以來,實驗室始終圍繞學科國際前沿和我國生物質高值化利用工業的發展需求,致力于解決生物質轉化為材料、化學品和新能源工業領域的深層次科學問題及重大工程關鍵技術,推動北京市低碳經濟模式的建立。
     
    基礎創新底氣足
     
    “我們的基本定位就是建成生物質高值化利用領域國內領先、國際著名的科學研究、技術創新、人才培養與學術交流的重要基地,引領和支撐我國生物質高值化利用領域的科技創新和產業可持續性發展。”北京林業大學副教授李明飛告訴《科學新聞》。
     
    作為北京市直接面向和解決生物質轉化為高值化材料科學與工程技術問題唯一的重點實驗室,一方面,實驗室以森林植物這一可再生的、永續不竭的、品種繁多的資源為對象,開展生物質超微結構的分子解譯、生物質化學組分清潔分離機制和結構表征、生物質定向降解轉化及產品譜系研究、生物質組分轉化為新能源研究以及生物質功能產品制備技術的研發。
     
    另一方面,立足生物質化學基礎,實驗室開發出一批具有自主知識產權的關鍵技術、材料及裝備,服務于生物質產業,為北京市可持續發展提供必要的理論與技術支撐。
     
    圍繞建設目標,多年來,實驗室在基礎研究方面作了大量原創性工作:解譯了生物質細胞壁中主要組分分布變化,揭示了木質素與半纖維素連接鍵,開發出多種清潔高效體系,實現了林木生物質組分的有效分離,構建了林木生物質能源制備工藝,研發出生物乙醇及生物炭等產品生產新技術,構建了林木生物質基系列功能材料。
     
    其中,“木質纖維生物質多級資源化利用關鍵技術及應用”獲得國家技術發明二等獎、“農林生物質多級資源化利用關鍵技術”獲教育部科技進步一等獎、“木質纖維細胞壁結構解譯及纖維素基功能材料轉化”獲教育部自然科學二等獎。
     
    6年來,實驗室累計發表SCI收錄高質量論文625篇,受國內外專家邀請參編有關生物質轉化為材料和能源的專著25部,授權發明專利89項、申請發明專利180項,主持承擔國家級和省部級各類項目總計165項。
     
    實驗室在生物質高值化利用方面的基礎研究成果也得到了國際同行的充分肯定。實驗室人員被邀請在國內外十種SCI收錄的主流期刊中任職,其中主編1人、副主編3人、編委8人次。
     
    在科研創新的漫漫征程中,實驗室也形成了一支以杰出青年基金獲得者和“長江學者”等為學術帶頭人,以優秀中青年人才為學術骨干的結構合理、穩定發展的高水平學術研究團隊。
     
    目前,實驗室擁有教授16名、副教授11名、講師9名,其中專業教師隊伍中45歲以下人數占總人數的62.5%。一批活躍在國際學術前沿、滿足國家重大戰略需求的學科領軍人才和創新人才,正在為推動北京市一流學科建設作出貢獻。
     
    2015年,在北京市科委組織的“北京市重點實驗室和北京市工程技術研究中心”績效考評中,實驗室憑借卓越的基礎與應用研究成果、成熟的人才培養機制以及完善的管理制度,最終獲評“優秀”。
     
    成果轉化碩果豐
     
    在北京市重點實驗室的網站上,實驗室被歸類進了節能環保領域,這足以顯示出實驗室的“立足之本”。
     
    “實驗室就是要致力于解決生物質轉化為材料、化學品和新能源工業領域的深層次科學問題及重大工程關鍵技術,推動北京市低碳經濟模式的建立。”李明飛表示。
     
    想要實現這一目標,僅僅依靠基礎研究方面的原始創新是不夠的。任何基礎研究領域的突破與發現,只有促成其走向應用,才能真正實現它的價值。為此,實驗室高度重視應用研究與成果轉化,創新出了一條產學研用無縫銜接的新路子。
     
    目前,實驗室已與北京利晟新能生物科技中心、山東龍力生物科技股份有限公司等企業建立了廣泛而深入的合作關系,眾多研究成果在企業一一實現轉化,取得了顯著的經濟效益。
     
    另外,實驗室積極響應國家京津冀協同發展戰略,與京津冀企業開展產學研合作,在節能及環保領域進行協同創新研究,研發出27項具有自主知識產權的關鍵技術,其中17項成功實現產業化。
     
    木質素基酚醛樹脂膠黏劑就是實驗室基于節能環保方面的科研成果實現成果轉化的一個典型例子。
     
    實驗室以廉價、無毒、可再生的制漿造紙及生物質煉制副產物木質素為原料,替代化石資源苯酚,成功研發出環保且性能優良的木質素基酚醛樹脂膠黏劑。利用該樹脂膠黏劑生產的膠合板具有超低甲醛與苯酚釋放、耐候、膠合強度高等優良特性,攻克了人造板工業甲醛釋放量高及工業木質素難以高值化利用的國際技術難題。
     
    “該技術的成功推廣應用,不僅為企業節約了生產成本,提高了產品質量和附加值,還顯著改善了生產環境,產生了重大的經濟、社會和環境效益。”李明飛介紹。
     
    除上述成果外,實驗室還在林木生物質活性成分的高效提取和高值化利用方面展現出突出的特色與優勢,比如研發出了多項無患子提取和應用專利技術,推動了無患子皂苷生產技術和資源綜合利用技術的產業化。
     
    “用無患子皂素代替合成表面活性劑使用,可降低對石化資源的依賴,減少環境污染,提高人民的生活質量。”北京林業大學教授蔣建新介紹。
     
    這樣的創新不勝枚舉。在松樹皮提取技術及終端產品開發方面,實驗室團隊以高寒地區落葉松和樟子松樹皮為原料,提取其中的天然活性成分,并將此項技術轉讓給內蒙古滿洲里森諾生物科技有限公司,建立起年生產能力達100噸的松樹皮提取物生產線。
     
    “松樹皮提取技術實現了對傳統林化生產的全新升級和改造,有效解決了樹皮資源浪費以及高值化利用途徑問題,具有顯著的社會效益和經濟效益。”北京林業大學教授張力平告訴《科學新聞》。
     
    在香料植物的開發利用方面,實驗室同樣表現不俗。為滿足現代社會人們崇尚天然、安全、健康的生活理念,在傳統林產化工提煉物化學基礎上,實驗室與時俱進,重點進行了香料植物的開發利用,研究植物精油提取工藝、植物精油的單離技術及結構修飾等,并以天然植物香料為依托,圍繞精油開發了部分產品,以滿足當代大學生群體和社會中青年群體對美麗、精致、健康生活的需求。
     
    實驗室的眾多基礎及應用研究為林木生物質的化學加工轉化及利用提供了基礎數據,奠定了林木生物質工業化利用的理論基礎。但就業內整體現狀而言,林木生物質的超微結構及組分的分子結構復雜性,仍然是制約生物質轉化利用的瓶頸。
     
    為此,“實驗室在今后的研究中將繼續在這一重大基礎科學問題上開展工作,在綜合利用多種技術創新的基礎上,繼續加強理論研究,同時結合行業應用前景,開發生物質能源,構建生物質功能材料,創建化學品制備技術,進一步提高林木生物質的資源化和高值化利用”,李明飛最后表示!
     
    《科學新聞》 (科學新聞2018年11月刊 實驗室)
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