综述：木质纤维素生物质与塑料废物共热解作为可持续废物转化能源解决方案的最新进展：过去5年研究的文献计量学综述

这篇综述系统总结了木质纤维素生物质与塑料废物共热解（co-pyrolysis）技术在过去5年的研究进展，重点探讨了该技术作为可持续废物转化能源（waste-to-energy）方案在低碳经济中的潜力。文章通过文献计量学方法分析了水热液化（HTL）、加氢脱氧（HDO）等关键技术，并评估了NiMo/γ-Al2O3催化剂在生物原油（biocrude）提质过程中的优化策略与机理。

　　

1. 引言

全球能源需求激增与气候变化的双重压力下，生物质能作为碳中性资源备受关注。加拿大萨斯喀彻温省丰富的小麦秸秆与废弃食用油（WCO）通过共水热液化（co-HTL）产生生物原油，但其高含氧量（10.4 wt%）导致酸性强、稳定性差。加氢脱氧（HDO）技术通过NiMo/γ-Al₂O₃催化剂可有效降低氧含量，提升燃料品质。

2. 材料与方法

2.1 原料制备

小麦秸秆（粒径<1.0 mm）与校园餐饮废油在1L批次反应器中于298°C、20 MPa下进行co-HTL，生物质与溶剂比1:7，WCO与秸秆比3:1。

2.2 催化剂活化

商用NiMo/γ-Al₂O₃催化剂经硫化处理：以1-丁硫醇为硫化剂，193°C和343°C各保持4小时，转化为活性MoS₂相。

3. 结果与讨论

3.1 时间变量影响

在290°C、750 psi、5 wt%催化剂条件下，8小时反应后氧含量从10.4 wt%降至3.6 wt%，24小时仅进一步降至2.8 wt%。生物原油颜色由黑变浅绿，接近轻质瓦斯油（LGO）外观。

3.2 参数优化

通过中心复合设计（CCD）优化发现：350°C、1500 psi、13 wt%催化剂负载为最佳条件，氧含量低至0.56 wt%。温度对脱氧效率影响最大，高温促进C-O键断裂，但超过325°C可能引发结焦。

3.3 表征分析

FT-IR：升级后生物原油在1707 cm^-1处羰基峰消失，2923 cm^-1处烷烃C-H振动增强。

GC-MS：油酸（73.32%）转化为十七烷（50.7%）和十八烷（21%），证实HDO/脱羧路径主导。

NMR：α-亚甲基（2.2-2.4 ppm）和烯烃质子（5.2-5.5 ppm）信号消失，饱和烃占比提升。

3.4 燃料性能提升

升级后生物原油高位热值（HHV）从38.04 MJ/kg增至46.05 MJ/kg，粘度从46 mPa·s降至4.8 mPa·s，pH从4.45升至7.66。模拟蒸馏显示39.5%组分属柴油馏分（300-323°C）。

4. 结论

NiMo/γ-Al₂O₃催化HDO可将生物原油氧含量降低94.3%，产物性质接近石油基燃料。该技术为农业废弃物高值化利用提供了可行路径，但规模化经济性与长期稳定性仍需进一步研究。