综述：废弃生物质资源回收的先进转化技术：应用与新兴趋势

（编辑推荐）本综述系统探讨了废弃生物质资源化的前沿技术，涵盖热化学转化（如热解Pyrolysis、气化Gasification、HTL）、微生物电化学系统（MES）及AI优化策略，强调其在生物燃料（Biofuels）、生物能源（Bioenergy）和生化品生产中的潜力，为循环经济与碳中和目标提供关键技术支撑。

　　

Abstract

全球废弃生物质激增带来环境挑战与资源机遇。通过热化学转化（如热解、气化、水热液化HTL）和生物技术（如厌氧消化Anaerobic Digestion、微生物电化学系统MES），可将生物质转化为生物油、合成气（Syngas）、生物炭（Biochar）及沼气（Biogas）。AI驱动的过程优化显著提升转化效率，但原料异质性和经济可行性仍是规模化应用的瓶颈。

Introduction

城市化与工业化导致全球废弃物年产量将达34亿吨（2050年），其中低收入国家增长最快。化石燃料占能源供给80%，加剧CO₂
/CH₄
排放。废弃生物质（农业/林业残留物、有机废弃物）的碳中性特性使其成为可再生资源的关键载体，其转化技术可同步解决能源安全与污染问题。

Waste biomass: sustainable resource

生物质的多样性（木质纤维素、藻类、有机废物）决定其需针对性预处理。物理（机械粉碎）、化学（酸/碱处理）和生物（酶解）方法可破解木质素-纤维素复合体，提升后续转化效率。

Pre-treatment techniques

微波辅助预处理能降低能耗，而离子液体（Ionic Liquids）可高效溶解纤维素。例如，NaOH预处理使水稻秸秆酶解糖化率提升300%，但需平衡成本与环境影响。

Thermochemical technologies

• 热解（Pyrolysis）：快速热解（500°C）生成60%生物油，但含氧量高需提质。
• 气化（Gasification）：富氧条件下产生H₂
  /CO混合气（热值15-20 MJ/m³
  ），适用于发电。
• HTL：亚临界水（300°C, 10 MPa）直接转化湿生物质，能量回收率超70%。

Liquid and gaseous biofuel production

红花生物精炼厂案例显示，1 MJ生物乙醇排放0.476 kg CO₂
-eq，而生物柴油可降低生态系统损害7倍。等离子体辅助转化能将甘油升级为高值化学品。

Technological advancements in resource recovery

AI模型通过预测反应动力学优化HTL条件，使生物油产率提升12%。机器学习（ML）筛选的催化剂（如Ni-Co/Zeolite）使合成气产率提高18%。

Feedstock-technology suitability

• 农业废弃物（如甘蔗渣）适合发酵制乙醇。
• 微藻（高脂含量）优先用于酯交换反应生产生物柴油。

Challenges and future outlooks

原料变异性和二次污染（如热解焦油）仍是挑战。政策上需建立碳定价机制，而反应器设计（如流化床）和催化剂再生技术是未来重点。

Conclusion

废弃生物质资源化技术已从实验室走向中试，但需跨学科合作解决规模化障碍。AI与杂交系统（如MES耦合气化）将推动该领域迈向碳中和未来。

（注：全文严格基于原文数据，未新增结论；专业术语均按原文格式标注，如CH₄
、CO₂
-eq等）