糠醛残渣与废塑料共热解的热行为及产物特性研究：温度、配比与催化剂对烃类生成的协同调控

针对糠醛残渣(FR)高含氧量直接利用难的问题，中国研究人员开展FR与聚丙烯(PP)共热解研究，发现塑料掺混比0.6时烯烃含量最高，500o C下烃类达55.92%，ZSM-5催化剂使芳烃产率提升至37.5%，揭示了协同效应促进脱氧生成高值化学品机制，为生物质-塑料协同转化提供新策略。

　　

在追求碳中和的背景下，生物质废弃物的高值化利用成为研究热点。糠醛残渣(FR)作为糠醛工业的酸性副产品，中国年产量高达780万吨，传统填埋处理会引发土壤污染。虽然FR富含纤维素和木质素，但其热解生物油存在含氧量高(如酚类、酯类等)、热值低的缺陷，难以直接作为燃料使用。与此同时，聚丙烯(PP)等废塑料的累积也带来严峻环境压力。有趣的是，已有研究表明生物质与塑料共热解能通过协同效应显著改善产物品质，但针对FR这类特殊工业生物质的研究几乎空白。更关键的是，催化剂对共热解产物分布的调控机制尚不明确。

为解决上述问题，来自河南濮阳宏业集团等机构的研究团队在《Renewable Energy》发表研究，系统探究了FR与PP共热解中温度、塑料配比及催化剂对产物的影响。研究采用热重分析(TGA)解析热失重行为，通过固定床反应器收集三相产物，结合GC-MS分析气相(C_n
H_m
、H₂
、CO)和液相组成，利用BET测定焦炭比表面积，并对比了ZSM-5、MgO、CaO三种催化剂的性能差异。

热失重行为分析
TG-DTG曲线显示，FR在280-550^o
C区间存在两个失重峰，分别对应半纤维素/纤维素分解(365^o
C)和木质素降解(450^o
C)。引入PP后，高温区出现第三个峰(480^o
C)，且随着PP比例增加，残炭率从24.1%(纯FR)降至4.3%(纯PP)，证实PP促进了FR的深度分解。

产物分布规律
温度是影响产物分布的关键因素：500^o
C时液相产率最高达70.10%，此时烃类含量提升至55.92%。塑料配比实验表明，PP占比0.6时烯烃生成最显著，同时焦炭的羟基(-OH)减少，比表面积从375.235 m²
/g降至269.569 m²
/g，说明PP抑制了FR的缩合反应。

催化剂调控机制
分子筛催化剂ZSM-5展现出优异的芳构化能力，使芳烃产率达37.5%，H₂
产量提升至12.07%；而碱性催化剂MgO更利于烷烃生成(24.89%)和CO释放(15.78%)；CaO则显著降低生物油中酸酯含量，证实了金属氧化物的脱氧优势。

该研究首次阐明了FR-PP共热解的协同作用机制：PP提供的氢自由基与FR裂解中间体结合，抑制了含氧化合物的再聚合，同时促进了脱氧生成高值烃类。这一发现不仅为工业生物质与废塑料的协同处理提供了理论依据，更通过催化剂定向调控实现了产物选择性升级，对开发绿色化工技术具有重要指导意义。未来研究可进一步优化反应器设计，推动该技术向工业化应用迈进。