乙醇-水提取后残渣生物质的高效利用：天竺葵根固形生物燃料的可持续生产

为解决植物提取工业中大量残渣生物质浪费和环境污染问题，研究人员对天竺葵(Pelargonium sidoides)根乙醇提取残渣进行过滤干燥处理，通过热分析、弹式量热和X射线荧光(XRF)等技术系统评估其作为固形生物燃料(热值19.3 MJ/kg，固定碳20.6%)的可行性，为工业残渣资源化利用提供新思路。

　　

在全球植物提取产业快速发展的背景下，每年产生近3000万吨干燥残渣生物质，其中约95%的原料最终转化为提取残渣。这些富含木质纤维素的副产品传统上被填埋处理，不仅造成资源浪费，更导致温室气体排放、土壤污染等环境问题。以制药工业广泛使用的天竺葵(Pelargonium sidoides)为例，其根部经乙醇-水提取后每年全球产生150-250吨干重残渣，亟需开发可持续利用方案。

Halychfarm（乌克兰利维夫制药公司）的研究团队创新性地将过滤干燥技术应用于天竺葵根提取残渣的脱水处理。与传统滚筒干燥相比，该方法通过控制热剂温度(318-364K)、流速(0.66-1.68m/s)和固定床高度(30-90mm)，显著降低能耗并缩短干燥时间。干燥后的材料经0.63-1.25mm筛分制备测试样品(PR)，相关成果发表在《South African Journal of Chemical Engineering》。

研究采用四大关键技术：1) 过滤干燥动力学实验系统；2) Q-1500型综合热分析仪(加热速率10°C/min)测定四阶段热解特性；3) B-08-MA弹式量热仪测定热值；4) X射线荧光光谱(Elvax Light SDD分析仪)解析灰分组成。

【热分解行为】
热重分析显示PR样品在20-770°C呈现四阶段降解：第一阶段(20-150°C)水分蒸发导致11.6%质量损失；第三阶段(201-398°C)因木质素分解产生41.6%最大质量损失，对应DTG曲线283°C峰值；第四阶段(398-770°C)剩余组分燃烧产生39.7%质量损失。DTA曲线在372°C和509-558°C出现显著放热峰，预示较高能量密度。

【燃料特性】
弹式量热测定PR样品热值达19.3 MJ/kg，显著高于典型草本生物质(14-18 MJ/kg)。工业分析显示其含62.3%挥发性物质、20.6%固定碳和5.1%灰分，其中灰分以CaO(72.41%)和MgO(10.3%)为主，K₂O(4.66%)和Cl(0.6%)等腐蚀性成分含量较低。XRF谱图证实灰分中重金属(Fe、Mn、Ti)含量极低，环境风险较小。

研究结论指出，虽然PR样品5.1%的灰分含量略高于ENplus标准(民用2%/工业3%)，但其优异的燃料特性(高热值、适宜挥发分)和良性灰分组成，使其成为与木质生物质混合制备固形燃料的理想原料。该研究不仅为制药残渣资源化提供技术路线，更推动实现"提取-能源"联产的循环经济模式。通过优化混合比例，可进一步提升燃料品质，预计每年可转化数千吨工业残渣为清洁能源。