廢棄生物質材料的高附加值再利用途徑綜述.pdf

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第32卷2016焦第15期8月一農業工程學報TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV01.32No.15Aug.2016廢棄生物質材料的高附加值再利用途徑綜述何玉鳳,錢文珍,王建鳳,熊玉兵,宋鵬飛,王榮民※(西北師范大學化學化工學院,生態環境相關高分子材料教育部重點實驗室,蘭州730070)摘要:現代工業的發展在促進人類社會物質文明繁榮的同時,導致了大量生物質資源的浪費。隨著環境、能源等問題日益突出,廢棄生物質資源的再利用研究越來越受到關注。該文在介紹廢棄生物質材料豐富來源與傳統處理方法的基礎上,根據近幾年的研究現狀及發展趨勢,就其循環利用途徑進行了詳細綜述。廢棄生物質材料主要來源于農業生產廢棄物、農副產品與食品加工廢棄物、林業與城市綠化廢棄物及生活垃圾。廢棄生物質材料的處理已經從傳統方法(包括燃燒法、飼料化、肥料化與基質化處理),逐步走向能源化、生態化、材料改性,以及制備基于生物煉制技術的新型生物基功能與智能材料產品??傊?,以廢棄生物質材料為主要原料,開發新型基質與功能材料是發展趨勢。關鍵詞:生物質;廢棄物;秸稈;資源再利用;功能材料doi:10.119750.issn.1002-6819.2016.15.001中圖分類號:X71文獻標志碼:A文章編號:1002-6819(2016)一15-0001-08何玉鳳,錢文珍,王建鳳,熊玉兵,宋鵬飛,王榮民.廢棄生物質材料的高附加值再利用途徑綜述【J】.農業工程學報,2016,32(15):1.8.doi:10.119756.issn.1002-6819.2016.15.001http:llwww.tcsae.orgHeYufeng,QianWenzhen,WangJianfeng,XiongYubing,SongPengfei,WangRongmin.Highvalue·addedreutilizationapproachforwastebiomassmaterials[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2016,32(15):l一8.(inChinesewithEnglishabstract)doi:lO.11975/j.issn.1002—6819.2016.15.001http://www.tcsae.org0引言經過近百年的高速發展,以石油化學工業、制造業為典型代表的現代工業在為我們提供充足而實用材料的同時,也引起了環境污染、溫室效應等諸多問題。例如:全球城市垃圾逐年增多,僅固體廢棄物(包括基于石油產品的合成高聚物材料和生物質材料)管理費在2015年達到375億美元nJ。因此,各國政府與科學家開始關注各類污染源的預防與處理。事實上,廢棄生物質材料的循環利用有多種途徑【2-31。本文在介紹廢棄生物質材料主要來源與傳統處理方法的基礎上,重點從制備高附加值材料角度,對廢棄生物質材料再利用途徑做一綜述。1廢棄生物質材料的來源與傳統處理方法1.1廢棄生物質材料的主要來源廢棄生物質材料主要來源于植物、動物、微生物等生物質資源(如圖l所示),即:農林生產與加工中產生的植物類廢棄物;畜牧業和漁業產生的動物類廢棄物;食品行業產生的廢棄物和生活垃圾等。隨著近代科學的發展,自1920年,出現了以農產品為原料制備工業品的研究成果。但在同時代,相對廉價的石油基化學品迅速普及抑制了農產品的發展,導致農業生產收稿日期:2016-04—26修訂日期:2016—05—19基金項目:國家自然科學基金資助項目(No.21263024,21364012)作者簡介:何玉鳳,女,教授,碩士生導師。主要從事環境化學與環境友好材料領域的研究。蘭州西北師范大學,730070。E-mail:[email protected].edu.ell※通信作者:王榮民,男,教授,博士生導師,主要從事天然高分子與環境友好高分子材料領域的研究。蘭州西北師范大學,730070。E-mail:[email protected].edu.cn廢棄物越來越多。目前,中國有十分豐富的農業廢棄物資源,尤其是各類農作物秸稈,其中,稻草約2億t,玉米秸稈24Lt,小麥秸稈l億t,豆類和雜糧作物秸稈,花生、薯類和甜菜等秸稈藤蔓1億t【4】。圖1廢棄生物質來源及傳統處理方法Fig.1Wastebiomasssogrcesandconventionaltrcatmantmethods在林業加工過程中,主要有森林采伐、原木造材和木材加工等產生的廢棄物,如木屑、鋸末、刨花,中國每年約有1.1億一;廢棄的木制與纖維制品;城市綠化及植物新陳代謝自然產生的廢棄物,如:灌木枝、藤蔓、糠皮、皮殼,占很大的比例。另外,生活垃圾中的廢棄生物質種類也很多,如:核桃殼、椰子殼、葵花籽殼[61、石榴皮等。食品加工業也產生大量殘渣,如豆渣、酒糟、蔗渣,以及食品工業下腳料等。蔗渣是一種木質纖維素含量很高的固體廢渣,每年全世界約有5.4億多t【71。按每加工1t大豆產生2t濕豆渣計算,目前國內大豆加工業每年生產約80萬t濕豆渣偉1。以魚、蝦為代表的水產品,在加工過程中產生的下腳料超過其質量的30%,除少部分被用作肥料和飼料外,大部分被丟棄。這些廢棄物如果處理不當還會危害人體健康,引發疫病(如:萎黃病、支原體病、禽霍亂等)唧。
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再利用 途徑 材料 生物質 附加值 綜述 廢棄
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