综述：木质纤维素废弃物连续流增值转化制备高附加值化学品的新途径

本综述系统探讨了连续流（Continuous flow）技术在木质纤维素生物质（lignocellulosic biomass）增值转化中的应用，涵盖热解（pyrolysis）、氢解（hydrogenolysis）、加氢处理（hydrotreating）和选择性氧化（selective oxidation）等路径，重点解析了糠醛（furfural）、5-羟甲基糠醛（5-HMF）及羧酸（carboxylic acids）等高值产物的制备策略，并探讨了生物可降解聚合物（biodegradable biopolymers）与可持续塑料（sustainable plastics）的开发挑战与解决方案。

　　

Abstract

木质纤维素生物质的连续流增值技术为生物燃料（biofuels）、可再生化学品（renewable chemicals）和环保材料提供了创新路径。通过优化反应器设计与催化剂体系，该技术显著提升了产物选择性与能量效率。

关键转化路径

热解技术：在无氧条件下将生物质转化为生物油（bio-oil），其中快速热解（fast pyrolysis）可实现70%的液体产物收率，但存在含氧化合物（oxygenates）过高的问题。氢解反应采用Ru/C或Pd/Fe₂O₃等催化剂，可将纤维素直接转化为山梨醇（sorbitol），选择性达85%。

5-HMF的突破性制备：通过两相反应体系（水/甲基异丁酮），5-HMF产率提升至63%，而连续流微反应器（microreactor）的应用使反应时间缩短至2分钟，显著抑制副产物乙酰丙酸（levulinic acid）的生成。

工业化挑战

催化剂的失活（deactivation）问题尤为突出，例如HZSM-5分子筛在木质素（lignin）转化中因积碳导致活性下降40%。采用微波辅助（microwave-assisted）连续流系统可降低30%能耗，但设备腐蚀（corrosion）和高压密封仍是工程难点。

可持续材料开发

由FDCA（2,5-呋喃二甲酸）合成的PEF聚酯（polyethylene furanoate）具有优于PET的气体阻隔性，其生物降解性（biodegradability）达90%（180天）。然而，单体纯化成本占最终材料价格的60%，成为规模化瓶颈。

未来展望

耦合人工智能的过程控制（AI-based process control）和电催化（electrocatalysis）技术有望突破现有局限，推动生物精炼（biorefinery）向碳中和目标迈进。