1、造纸原料全组分高值化利用技术或将引领行业转型发展专访 2016年度国家技术发明奖获得者孙润仓教授 李玉峰 郝永涛 目前制约造纸行业发展的主要难题仍是怎样实现造纸原料的全组分高值化利用, 并在条件合适时, 以造纸技术及造纸原料, 开发更加高端、高附加值的产品, 以提升造纸行业的整体经济效益。孙润仓, 北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室主任, 林产化工学科带头人, 1982 年毕业于西北大学化学系, 1996 年获英国威尔士大学博士学位, 国家杰出青年基金获得者, “长江学者奖励计划”特聘教授, “973”首席科学家。曾任华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室主任。30 多年来, 一直从事
2、于生物质转化为新材料、新能源及化学品方面的研究。在国内外学术期刊上发表 S CI收录论文 690篇, 其中 478篇发表在 JCR一区 Top期刊上, 论文他引18000余次, (Google Scholar h-因子 69) , 其中 9篇论文入选 ESI高被引论文, 国际会议特邀及大会报告 50余次, 主编英文专著 1部, 同时还被国外专家邀请参与编写英文专著 30部和英国科学分离百科全书 1部。授权发明专利 77件, 连续 3年入选爱思维尔中国高被引学者。第六届、第七届国务院学位委员会轻工技术与工程学科评议组成员, 第七届教育部科学技术委员会化学化工学部委员, 英国皇家化学会会士 (Fe
3、l l ow) , 美国木材科学学会委员会 Member Committee Member, 美国化学会 KINGFA Award评审委员会委员, 中国生物工程学会第六届理事会理事, 中国林学会林产化学化工分会常务理事, 生物质化学工程理事会理事, 4 种国外 SCI期刊执行主编和副主编, 2 种国外 SCI期刊编委, 获国家技术发明二等奖 2项 (1, 3) , 教育部自然科学一等奖 3项、科技进步一等奖 1项, 陕西省科技进步一等奖 1项, 中国工程院第十一届光华工程科技奖获得者。培养全国优博 3人、提名 2人。中华纸业:首先, 非常感谢孙教授接受中华纸业杂志社的采访, 同时也对孙教授能取
4、得国家技术发明二等奖的殊荣表示祝贺, 请孙教授首先介绍一下该项技术研究的主要内容。谢谢!孙润仓:本项目木质纤维生物质多级资源化利用关键技术及应用研究的主要内容包括:(1) 发明了木质纤维生物质抽提物溶出调控技术, 系统解析了木质纤维生物质抽提物组分及活性成分, 阐明了抽提物分子溶出规律, 研发出抽提物活性分子系列产品;(2) 发明了木质纤维生物质细胞壁组分拆解技术, 阐明了细胞壁三大组分之间的分子镶嵌机理及解离机理, 并定量解译了其结构特征, 创建了工程化水热耦合稀碱处理新技术, 实现了生物质半纤维素、木质素、纤维素清洁高效分离;(3) 发明了生物质木质素高强度耐候胶黏剂制备技术, 以定位定量
5、活化的生物乙醇及造纸工业副产物木质素、苯酚、甲醛等为主要原料, 采用多步共缩聚技术, 研制出木质素基酚醛树脂胶黏剂, 木质素对苯酚替代率达 60%。在此基础上, 创建了木质纤维生物质多级资源化利用关键技术体系, 实现了木质纤维生物质资源最大效益化利用, 并率先产业化生产, 研发出高纯度绿原酸 (9 9.8%) 、高纯度木质素 (94%) 、木质素基酚醛树脂胶黏剂 (成本仅为酚醛树脂胶黏剂的 40%50%) 、高强度耐候胶合板 (甲醛释放量与天然实木在同一水平) 等产品, 从根本上解决了木质纤维生物质利用单一资源化、原料严重浪费、环境重度污染的技术难题。中华纸业:该技术的主要研究背景是什么, 主
6、要的技术突破点在哪里?孙润仓:本项目的主要研究背景是全球石化资源迅速消耗, 生态环境不断恶化, 世界各国尤其是主要大国把发展生物质材料、能源及化学品作为新一轮产业发展战略的重点。而我国木质纤维生物质资源丰富, 其中农作物秸秆年产量约 7亿吨, 其高效开发利用已成为我国经济与环境可持续发展的必然战略选择。本项目的主要技术突破点是一定程度上解决了国内外木质纤维生物质利用长期处于单一组分利用状态, 导致产品单一、附加值低, 造成资源的巨大浪费的现状, 实现了木质纤维生物质全组分高值化利用。学术团队建筑模板生产线中华纸业:该技术对于造纸厂来说可以解决哪些问题, 带来哪些效益?孙润仓:本项目技术对于造纸
7、厂来说可以解决木质素的高值化利用问题。例如, 以碱木质素为原料, 采用本项目发明的生物质木质素高强度耐候胶黏剂制备技术, 可开发出环保木质素基酚醛树脂胶黏剂, 用于环保人造板的生产。这样既可节约石化资源苯酚, 又可实现木质素的高值化利用, 从而提高造纸厂的整体经济效益。中华纸业:您的获奖技术中有一部分的研究是关于生物质多级资源化高效利用的, 请问就目前造纸行业的原料及目前认为的“废物”, 您有什么资源利用建议, 或者说造纸厂在产业链延伸和经济效益多元化方面有什么建议。孙润仓:目前造纸行业基本上没有“废物”, 在技术上都可实现资源化利用, 只是经济效益是否可行, 开发的产品附加值高低。目前造纸行
8、业可以借鉴这一生物质多级资源化利用模式, 实际上有些造纸企业已经开始行动, 并取得了不错的成果。造纸原料中的半纤维素可先通过预水解的方式转化为单糖或低聚糖, 分离出来的木质素可用来制备木质素基酚醛树脂胶黏剂或其他材料, 纤维素再用来造纸, 完全可以实现原料的多级资源化利用, 从而延伸造纸厂的产业链并实现经济效益多元化。中华纸业:您作为一直走在中国造纸行业技术研究领域的最前端的代表人物之一, 请您分析一下目前制约造纸行业发展的主要难题有哪些?孙润仓:我本人并不是造纸专业出身, 但一直从事木质纤维生物质多级资源化利用研究, 和造纸密切相关。个人认为, 目前制约造纸行业发展的主要难题仍是怎样实现造纸
9、原料的全组分高值化利用, 并在条件合适时, 以造纸技术及造纸原料, 开发更加高端、高附加值的产品, 以提升造纸行业的整体经济效益。中华纸业:近几年, 中国造纸行业进入了深度调整期, 而造纸行业的深度调整在很大程度上依赖研发、技术水平的不断提高, 请问孙教授, 您认为未来哪些技术将引领行业的转型发展?孙润仓:关于这个问题, 在我看来将来可引领行业转型发展的技术必须是环保, 并可实现造纸原料全组分高值化利用的技术。中华纸业:人才是行业加快创新发展的关键因素, 您作为长江学者、高校教师, 对我国加快培养创新型、实用型人才, 有何建议?孙润仓:如何加快培养创新型、实用型人才在我看来有两个方面, 一是要
10、多向行业前辈学习, 从前辈身上将吃苦耐劳、勇于拼搏的创新精神传承下来;二是要多和企业交流, 结合实际生产中的难题, 凝练出关键科学问题, 再开展相关研究。目前我团队有全国优秀博士论文获得者 3人、提名 3人, 国家杰出青年基金获得者 1人、“长江学者奖励计划”特聘教授 1人、中国青年女科学家 1人、科技部中青年科技创新领军人才 1人、国家百千万人才工程及有突出贡献的中青年专家 1人、中组部青年拔尖人才 3人、中国青年科技奖获得者 1人、“青年长江学者奖励计划”特聘教授 1人、优青 1人、教育部新世纪优秀人才 9人, 广东省杰青 3名、北京市科技新星 1名、北京市青年英才计划入选者 4名, 珠江科技新星 3人等。造纸原料中的半纤维素可先通过预水解的方式转化为单糖或低聚糖, 分离出来的木质素可用来制备木质素基酚醛树脂胶黏剂或其他材料, 纤维素再用来造纸, 完全可以实现原料的多级资源化利用, 从而延伸造纸厂的产业链并实现经济效益多元化。
