作为自然界中储量最丰富的可再生原料，木质纤维素广泛来源于木材、竹材、秸秆等，主要由纤维素、半纤维素和木质素（“三素”）组成。从约两千年前造纸术在中国发明起，木质纤维素三素的高质量分离和高效利用一直备受关注。

中新社报道，据中国科学院最新消息，中国科学院大连化学物理研究所（大连化物所）王峰研究员团队通过持续10多年研究，最新设计并开发出催化木质素芳基化的三素分离（CLAF）技术，其源于对木质素自缩合反应本质的新认识，采用催化反应手段，破解了在木质纤维素绿色精炼过程中三素高效分离并高值化利用的难题。

这项可再生能源研究应用领域取得的重要突破，由中国科学院大连化物所主导并联合中国科学院生态环境研究中心、瑞典斯德哥尔摩大学、美国威斯康星大学-麦迪逊分校等中外同行共同完成，成果论文于北京时间5月29日夜间在国际著名学术期刊《自然》上线发表。

图为本次研究的木质纤维素三素分离后的产物。（图片来源：中国科学院大连化物所供中新社）

论文通讯作者王峰研究员介绍说，木质纤维素作为可再生化工原料使用的关键难题是，如何高质量地分离其三素以获取规模化利用的原料，供下游转化使用：例如，在约两千年历史的造纸法中，分离出竹、麻、秸秆等中的纤维组分（以纤维素和半纤维素为主）用于造纸；现代化学法制浆造纸中，分离出的纤维素浆约占生物质总量的一半，而占总量20%-30%的木质素发生不可控缩聚，难以高值化利用。

作为最具利用价值的可再生碳资源，木质纤维素三素如果无法充分利用，将限制生物质化工发展的经济性和环境友好性。

论文的第一作者、中国科学院大连化物所李宁博士称，研究发现，木质纤维素利用不充分的重要原因是，木质素在反应过程中容易发生自身缩合，即不可控地形成分子间和分子内的碳碳键交联。“这是天然木质素的本征化学特性，就像五六岁的小孩子，天生充满好奇，爱调皮，这是本性。对于木质纤维素，木质素在反应过程中容易自缩合也是本性”。

针对木质纤维素三素分离的难题，中国科学院大连化物所研究团队在本项研究中另辟蹊径，“因势利导”引入与木质素结构类似且具有高亲核活性的酚类化合物，在分离过程中，酚与木质素发生选择性芳基化反应，阻止木质素无序自缩合过程。木质素芳基化改性后，溶解性显著提高，可与纤维素、半纤维素组分高效分离，同时保留了自身活性芳基醚结构，更有利于后续催化解聚。同时，研究团队高度关注本项研究的应用出口，从终端市场角度思考木质素催化转化，基于芳基化木质素的结构特性，开辟出一条芳基迁移的催化解聚路线，具有优良的市场应用前景。

研究团队表示，中国木质纤维素资源约11.8亿吨/年，其中林业剩余物理论资源量3.5亿吨/年、秸秆理论资源量8.3亿吨/年。因此，本项研究成果后续得到应用推广，其减排作用重大，并拥有节能降碳巨大潜力。

王峰指出，本项研究通过木质纤维素三素分离新方法得到的原料可以降低相关产业对化石资源的依赖，既助力非石化资源高值化利用，也有望解决中国生物质原料利用不充分、生物质基材料进口依存度高等问题。同时，结合中国可再生资源的整体分布趋势，三素分离技术可充分利用不同地区的生物质原料，推动相关产业本土化发展。

他透露，研究团队后续还将努力推动这项木质纤维素最新研究成果尽早走出实验室，尽快通过中试推进产业化、规模化应用。

（编辑：李璟桐）