综述：木质纤维素废弃生物质转化为高价值衍生物及其预处理潜力概述

（编辑推荐）本综述系统梳理了木质纤维素废弃生物质（LWB）预处理技术的最新进展，强调开发低成本、低能耗方法对释放其生物资源价值的关键作用。重点分析了纤维素/半纤维素衍生物（如聚羟基脂肪酸酯PHA、羟甲基糠醛HMF）与木质素产品的经济差异（0.06-10美元/kg），为生物经济可持续发展提供战略参考。

　　

Abstract
木质纤维素废弃生物质（LWB）作为农业和食品工业的副产物，其全球产量持续攀升。这类生物质由纤维素、半纤维素和木质素构成的复杂三维结构，成为资源化利用的主要障碍。高效预处理技术是打破这种顽固结构的“钥匙”，直接影响后续转化效率与经济可行性。

预处理技术：破壁之道
当前预处理方法可分为物理法（机械粉碎、蒸汽爆破）、化学法（酸/碱处理、有机溶剂）和生物法（酶解）。其中低共熔溶剂（DES）预处理因环境友好性崭露头角，能选择性溶解半纤维素并保留纤维素完整性。值得注意的是，离子液体虽效率优异，但成本过高（约传统方法的3-5倍），制约其工业化应用。

高值化衍生物图谱
预处理后的生物质可转化为两大类高值产物：

1. 糖类衍生物：纤维素/半纤维素经水解后生成C₅-C₆糖，进而转化为聚羟基脂肪酸酯（PHA，3.5-10美元/kg）、羟甲基糠醛（HMF，1.2-4美元/kg）等平台化合物。其中2-甲基四氢呋喃（2-MeTHF）作为绿色溶剂备受关注，市场溢价显著（8-10美元/kg）。
2. 木质素产品：虽然目前价值较低（0.1-0.6美元/kg），但通过催化解聚制备芳香族单体（如香草醛）可提升10倍附加值。

经济性平衡的艺术
对比不同衍生物的市场价格发现，乙醇（0.06-0.5美元/kg）等大宗化学品需依赖规模效应盈利，而丁二酸（2.8-4美元/kg）等精细化学品更适合中小型生物精炼厂。研究指出，将预处理能耗降低30%可使整体生产成本下降18-22%，这需要通过多技术联用（如超声辅助碱处理）实现。

未来挑战
当前最大瓶颈在于木质素的有效解聚和定向转化。最新研究表明，仿生催化体系可能突破这一难题——例如利用漆酶/介体系统选择性断裂β-O-4键，其转化效率较传统热催化提升2-3个数量级。此外，生命周期评价（LCA）显示，生物基路线的碳足迹比石油基低42-65%，但需进一步优化水耗指标。