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木質(zhì)纖維素基生物質(zhì)中碳水化合物的含量約為75%，這些碳水化合物可以經(jīng)過酸直接水解或酸—纖維素酶兩步法水解為可發(fā)酵糖，從而能夠為大宗化工產(chǎn)品如生物燃料（生物柴油、生物丁醇和沼氣等）和化學(xué)品（如乙酸、蘋果酸、丙酮和乳酸等）的生產(chǎn)提供豐富廉價的原料，是石油原料的絕佳替代品。在生產(chǎn)工藝和設(shè)備得到極大改善的前提下，低成本木質(zhì)纖維素基生物質(zhì)的大量供給，將為經(jīng)糖或合成氣生產(chǎn)平臺合成大宗液體燃料和生物基化學(xué)品提供保證。據(jù)統(tǒng)計，把世界上所有作物殘渣完全轉(zhuǎn)化為生物乙醇，將會替代全球汽油消耗量的32%。預(yù)計到2030年，世界生物燃料產(chǎn)量將以每年6.7%的增速，達(dá)到年產(chǎn)2.7×106桶石油當(dāng)量的燃料產(chǎn)品。其中，預(yù)處理和水解技術(shù)是實現(xiàn)纖維素燃料商業(yè)化的關(guān)鍵。

目前常用的均相催化工藝中的化學(xué)預(yù)處理和水解技術(shù)在傳質(zhì)和反應(yīng)效率上具有較大的優(yōu)勢，但這些方法具有非常多的缺點如產(chǎn)品分離困難、對反應(yīng)器和設(shè)備腐蝕性強、催化劑無法回收重復(fù)使用和廢液排放多等，從而導(dǎo)致許多催化工藝無法實現(xiàn)商業(yè)化。固體催化劑具有活性高、選擇性好、壽命長、易回收和重復(fù)使用的優(yōu)點，在替代傳統(tǒng)液體酸（如硫酸、鹽酸、磷酸等）用于木質(zhì)纖維素的預(yù)處理、水解及高效轉(zhuǎn)化生產(chǎn)生物燃料中具有極大的潛力。

中科院西雙版納熱帶植物園生物能源組郭峰博士和方真研究員，綜述了固體酸介導(dǎo)的生物質(zhì)水解。在綜述中介紹了生物質(zhì)常規(guī)預(yù)處理（酸堿預(yù)處理、化學(xué)試劑預(yù)處理和離子液體預(yù)處理）和水解技術(shù)（直接水解、酶水解和水解輔助技術(shù)），著重討論了五類固體酸催化劑（分子篩、過渡金屬氧化物、離子交換樹脂、負(fù)載固體酸和雜多酸化合物）催化生物質(zhì)水解的特征。比較了這五類固體酸催化劑在纖維素水解中的活性，其中炭質(zhì)固體酸催化劑的活性位點-SO3H能夠吸附纖維素，并與纖維素中的β-1,4糖苷鍵具有較好的接觸，被認(rèn)為是纖維素水解最具潛力的固體酸。該催化劑在150℃水解24h，葡萄糖得率和選擇性可達(dá)75%和80%。盡管固體催化劑有很多優(yōu)點，但仍然存在水解反應(yīng)結(jié)束后難分離回收和活性下降的問題。作者在綜述中分別針對五類固體酸催化劑的特點給出了合理建議以實現(xiàn)催化劑的改性，提高催化劑的活性，實現(xiàn)其回收和重復(fù)使用。在文中還特別介紹了能夠提高催化效率和反應(yīng)選擇性的輔助技術(shù)如微波、超聲和納米技術(shù)等。最后，突出強調(diào)了目前最新用作纖維素水解的功能性磁性納米粒固體酸，并在本課題組前期研究基礎(chǔ)上提出了可行性的工藝路線。最終，對該領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢做了合理的分析。

應(yīng)著名國際能源期刊《Progress in Energy and Combustion Science》主編對方真研究員的特邀，該綜述文章（Feng Guo, Zhen Fang*, C. Charles Xu, Richard L. Smith Jr. Solid Acid Mediated Hydrolysis of Biomass for Producing Biofuels）已經(jīng)被接收，在線發(fā)表（http://dx.doi.org/10.1016/j.pecs.2012.04.001）

Hydrolysis of cellulosic material into soluble sugars by paramagnetic nanoparticle solid acid catalysts

Progress in Energy and Combustion Science（PECS）簡介：

2011年P(guān)ECS 影響因子為10.362。PECS僅邀請和發(fā)表在國際上獲得公認(rèn)的作者（internationally recognized authors）的文章，分為四個專題：Energy & Fuels; Engineering, Chemical; Engineering, Mechanical; Thermodynamics。該雜志的各個專題分類均在相關(guān)領(lǐng)域中排名第一，是能源與機(jī)械領(lǐng)域影響因子最高的期刊，全年僅發(fā)表25-28篇綜述文章，目前中國大陸研究人員在PECS發(fā)表論文10篇左右。