一种利用γ-戊内酯/H2O二元体系中活性氧和固体碱对桉树进行预处理的新方法：实验与机理研究

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：A Novel Pretreatment for Eucalyptus by Cooking with Active Oxygen and Solid Alkali in γ-Valerolactone/H2O Binary System: Experimental and Mechanism Study

木质纤维素预处理中，GVL/H2O体系下的CAOSA工艺通过活性氧促进木质素和半纤维素分离，实现90.2%和90.9%的高效去除率，同时保留93.5%纤维素活性，其机理涉及GVL对C-C键选择性断裂及活性氧协同作用。

　　

木质纤维素生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，这些成分之间紧密相连。为了分离生物质的不同组分，对其进行适当的预处理是必要的。在这项研究中，开发了一种使用活性氧和固体碱（CAOSA）在γ-戊内酯（GVL）/H₂O溶液中的处理方法，以去除桉木原料中的木质素和半纤维素。研究发现，使用GVL/H₂O溶液代替纯水可以显著提高CAOSA预处理的效果。在较温和的条件下，木质素和半纤维素的去除率分别达到了90.2%和90.9%，同时纤维素的保留率仍保持在93.5%。研究表明，GVL/H₂O环境中的CAOSA处理能够促进活性氧的产生，从而增强预处理效果。活性氧的增多有助于半纤维素的释放，且半纤维素的降解程度高于纯水体系，大量半纤维素被降解为低分子量的酸。此外，还研究了从分离出的水相中回收的木质素，结果表明，在GVL/H₂O的作用下，反应过程中断裂的C–C键比C–O键更多。同时，还详细阐述了GVL/H₂O处理对木质素和纤维素保护的机制。综上所述，GVL/H₂O中的CAOSA处理能够显著提升生物质预处理的效果。该方法不仅能够更直接、更完全地回收镁元素，还能更好地降解半纤维素，并有效保留木质素。通过GVL/H₂O处理获得的木质素和纤维素具有更好的下游产品转化潜力。