废弃植物纤维的综合利用

废弃植物纤维的资源化利用

摘要：随着人们生活水平的提高，城市废弃植物纤维材料以及农业废弃植物纤维变得越来越多。本文综述了近年来国内外综合利用废弃植物纤维性及其有关研究进展情况，对废弃植物纤维的资源化综合利用方式进行了探讨。

关键词：废弃植物纤维物；资源化；利用；前景

Abstract: Along with the people living standard enhancement, the city abandons the vegetable fiber material as well as the agriculture abandons the vegetable fiber to become more and more many.This article summarized the recent years domestic and foreign comprehensive utilization agriculture to abandon the plant thready use technology and the related research progress situation, to abandoned the vegetable fiber the converting into resources comprehensive utilization way to carry on the discussion.

Key word: Abandons the vegetable fiber; Converting into resources; Using; Prospect

1．前言

随着经济的高速发展，人们生活水平的提高，城市废弃植物纤维材料的处理将会成为一个严重的问题，而农业生产中的废弃物种类繁多，数量巨大，而且随着农业生产水平和农民生产水平的提高，对原来用作燃料和肥料的农业废弃物的利用越来越少，农业废弃物越来越多。这些废弃物如不经妥善处理排入环境，将会严重污染环境。同时资源的再循环、再利用和再制造变得越来越重要。从保护自然资源、节省能源和保护环境，特别是从材料科学的角度来看，材料和环境有着密切联系和相互作用的关系，材料是否具有良好的“环境协调性”，具体表现在无污染、废物量减少、可循环使用、节约能源、节省资源等等。因此，如何充分有效地处理并利用废弃植物纤维，合理利用农业资源，防治农业污染，改善环境，使这一课题研究具有十分重要的意义。

近年来，国内外农业废弃物的资源化利用技术和相关的研究项目有了较大的发展，农业废弃物的资源化利用正在进入科学化的新阶段。合理利用和推广这些技术，必将产生良好的经济、生态和社会效益。

2．废弃植物纤维资源化利用现状

农业废弃物多种多样，但按其成份，主要包括植物纤维性废弃物（农作物

秸秆、谷壳、果壳及甘蔗渣等农产品加工废弃物）和畜禽粪便两大类。城市废弃植物纤维材料包括废弃术质材料和废纸两大类。废弃木质材料(包括术质人造板)指从木材采伐开始，如第一次、第二次木材加工业产出的废术质材料，运输、包装等行业废弃的术质材料；建筑、土木工程等所产生的毁坏及无用术质材料；家庭更新换代的木制品(fq、窗、家具等)等等；废纸包括各类纸张和纸板。

目前，植物纤维在微波作用下司以有效地液化，反应时间也显著缩短，即使是结晶度较高的纤维素也可充分降解；固体酸催化剂有较高的催化活性和选择性，而且可以循环利用；离子液体能使液化反应在近似均相的反应体系中进行，能高效地溶解纤维素、木质素和半纤维素，提高液化效率。农业废弃植物纤维的资源化利用主要有废物还田、加工饲料、固化炭化、气化、制复合材料、制化学品等。

2.1植物纤维性废弃物资源化利用及相应的技术

2.1.1 植物纤维预处理方法

植物纤维的预处理主要作用就是对细胞壁包覆结构的破坏，同时降低纤维素、半纤维素以及木质素之间的结合力，增加其与降解过程中的化学试剂或者微生物

以及酶的接触面积，从而达到增大其降解效率的目的。根据不同的预处理手段，可以将预处理方法分为化学法、物理法和生物法。

2.1.1.1 化学法

化学法降解是指植物纤维在化学溶剂、催化剂等的存在下在一定温度、压力下降解为液态材料的降解方法，植物纤维的降解主要分为高压降解和常压降解两种。

(1)臭氧法。臭氧法是利用臭氧将植物纤维原料中的木质素和半纤维素氧化分解

成小分子。小分子产有利于生物降解中的微生物繁殖，处理剩余产物相对较

纯，便于利用；不过臭氧的能耗较高，需防止泄露。

(2)酸处理。酸处理就是将纤维素原料用稀酸在106～110℃条件下处理几个小时，处理后半纤维素水解成单糖进入水溶液，木质素量不变，纤维素聚合度下降。由于半纤维素的主要组成是木糖，因此稀酸处理所得产物主要含有木糖。

(3)碱处理。碱处理是指用热的或者冷的碱液(NaOH 或液氨)对纤维素原料的处理。通过对植物纤维的特点分析可知，碱处理可以有效降低植物纤维中的半纤维素和木质素，并部分降解纤维素。

化学法能较为明显地提高植物纤维的反应活性，提高降解效率；但由于其处理过程中使用化学试剂，对设备防腐要求较高，并且脱除了植物纤维中的一部分组成，不利于材料的充分利用，酸碱的加入使其预处理产物的进一步降解方法受到了限制，只适合于化学法降解。

2．1．1.2 物理法

物理预处理法包括机械粉碎、微波、超声波、高能辐射、汽爆等方法。物理处理方法处理过程中不会造成原料损失，通常不用添加其他化学试剂，对环境没有污染，处理后产物能适用于各种降解方法；但物理处理方法也存在能耗高、设备费用高等缺点。

2．1．1.3生物法

生物法是通过白腐菌等微生物对植物纤维进行预处理，经过处理后，通常植物纤维中的木质素得到有效降解，同时纤维素和半纤维素也得到不同程度的降解。植物纤维主要是微生物在酶的作用下的降解。产物可用作燃料以替代传统燃料，植物纤维的生物降解主要包括微生物种类和相应酶的筛选。生物法即酶水解由于其降解过程中不产生任何污染物，具有绿色环保的特点，被认为是很有前景的降解工艺。生物法水解中催化水解纤维素生成葡萄糖需要多种水解酶。酶解糖化工艺中酶的消耗量大，而纤维素酶的合成需要不溶性纤维素诱导，生产周期长，生产效率低。

纤维素酶水解工艺中几个关键的问题包括酶的解吸附、不同酶的协同作用、