稻秆生物油制备：溶剂效应与两段式液化工艺的优化研究

为解决稻秆焚烧污染及生物质资源低效利用问题，研究人员通过热液化技术将稻秆转化为生物油，系统评估乙醇、愈创木酚及其混合溶剂的催化效果，并创新性开发两段式液化工艺。结果表明，愈创木酚在280°C时生物油产率高达83 wt%，两段式工艺虽未显著提升产率，但可低温制备差异化生物油，为农业废弃物高值化利用提供新思路。

　　

稻秆焚烧造成的空气污染已成为全球性环境问题，尤其在亚洲水稻主产区，每年约6-8亿吨稻秆被露天焚烧，释放大量有害颗粒物。传统生物乙醇转化需复杂预处理，成本高昂。如何通过简化工序将稻秆直接转化为高附加值产品，成为破解农业废弃物治理困境的关键。

研究人员聚焦稻秆热液化技术，对比乙醇、愈创木酚(Guaiacol)及其混合溶剂的催化性能，并首创乙醇-愈创木酚两段式液化工艺。实验在220-320°C温度区间进行，采用高压反应釜(Autoclave Reactor)固定20分钟停留时间，水作为共溶剂。通过NREL标准方法分析原料组分，利用分子量分布和化学组成表征揭示溶剂效应机制。

材料与方法
稻秆经105°C干燥后粉碎过600μm筛，采用改良NREL标准测定木质纤维素含量。单段液化测试三种溶剂体系，两段工艺先以220°C乙醇预处理，再以240-280°C愈创木酚二次液化。通过质量平衡计算产率，固体残渣经硅提取评估副产物价值。

结果与讨论
溶剂筛选显示愈创木酚在280°C时表现最优，生物油产率达83 wt%（去灰基），其芳香结构促进木质素解聚。乙醇因介电常数较低仅获63 wt%产率，而混合溶剂(75 wt%)证实协同效应。两段工艺在260°C取得74.7 wt%产率，虽未超越单段峰值，但可分级获取不同组分生物油。固体残渣中硅含量达18.9%，具备提取利用潜力。

结论
该研究证实溶剂选择直接影响液化效率，愈创木酚因其酚羟基与木质素的亲和性成为最优解。两段工艺虽产率提升有限，但通过温度-溶剂组合调控可实现产物定向转化。研究发表于《Biomass and Bioenergy》，为农业废弃物能源化提供了兼顾效率与产物多样性的解决方案，同时提出的溶剂循环利用策略（如Kumar等建议的釜内再生）进一步强化了技术经济性。