2025年12月22日,全球領先紙業集團UPM宣布,其位于德國的工廠已經實現了木質素與糖的穩定分離。
UPM集團成立于1995年,是全球造紙和森林工業領域龍頭之一。
根據最新財務數據,公司年營業額約103億歐元,全球員工約1.67萬人。其核心戰略是利用可再生木材資源,提供可持續的解決方案。
近年來,UPM正在轉向生物經濟,投資生物基工業產品。
其位于德國萊納(Leuna)的巨型生物精煉廠,這是全球首個將木材規模化轉化為生物化學品的商業工廠,投資高達13億歐元。
在該技術下,UPM利用原木進行蒸汽爆破預處理后酶解得到多糖和木質素混合物,并轉化為綠色塑料PET,聚合物,包裝材料等多個環保產品。
全面投產后,每年可生產22萬噸生物化學品。
如今,木質素正在從工業副產物,轉變為發展新質生產力的關鍵戰略性可再生資源。
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木質素,越來越受重視
木質素(Lignin)是天然高分子聚合物,是構成植物細胞壁的主要成分之一,在自然界中的儲量僅次于纖維素。
由于其可再生性和低成本,木質素被視為生產可持續碳材料的理想選擇,木質素正從造紙副產品轉變為高附加值的生物基材料。
在能源領域,木質素衍生的碳材料因其獨特的結構和電化學性能,是制造鋰離子電池負極材料的理想原料。研究表明其改性產物可作為超級電容器和儲能設備的關鍵組件。
其他材料領域,通過化學改性,木質素可以替代部分石油基樹脂,用于生產生物基塑料、生產道路瀝青乳化劑、染料分散劑、生物航煤、木香樹脂等。
傳統造紙領域,木質素通過化學法而來,不僅成本高并高污染,且反應劇烈,易破壞木質素原生結構;物理法則產物粗糙,會改變其天然結構。
生物法則利用微生物和酶來降解木質素,不僅條件最溫和且環保,能更好地保留木質素原始的活性結構,適合高附加值應用。
更重要的是,生物法不僅能夠得到高純度的木質素,還伴隨著其他高價值的產物。
例如得到的半纖維素可用于生物燃料乙醇、涂料復合材料等,纖維素則可以轉化為糖。
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不過,生物法獲得木質素效率低成本高,且需要的分離工藝較為復雜,市場應用率不足3%,仍處于市場推廣和技術升級階段。
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這些中國企業值得關注
值得一提的是,從UPM的項目中,我們也可以看到中外原材料方案的不同。
歐洲擁有悠久的可持續森林管理歷史。德國目前存在約300萬立方米的硬木供應過剩,可以直接升級為生物精煉廠。
Borregaard是全球全球首家開始研究木質素的公司,技術遙遙領先,利用低成本的挪威云杉,壟斷全球高端木質素市場。
相較之下,中國是全球最大的農業生產國之一,每年產生的秸稈規模達約9億噸級,長期以來難以被高價值利用。
作為農業廢棄物,如果能穩定轉化為生物制造所需的碳源,將不僅緩解生物制造對糧食碳源的依賴,更將帶來千億級賽道。
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一噸秸稈可轉化出0.45噸高活性木質素肥料、0.1–0.12噸木糖相關產品、0.2–0.25噸可降解塑料單體。
以此計算,一噸秸稈可產生的產值在8000–10000元,全部利用下市場超千億元。
因此,中國生物制造科研團隊和公司們,則致力于使用農業廢棄物秸稈作為木質素以及糖類原料,并找到下游細分市場。
例如,圣泉集團成功研發出生物質精煉一體化綠色技術,成功將植物秸稈中的纖維素、半纖維素和木質素實現有效分離,入選了工信部非糧生物基材料產業創新發展典型案例。
在該方法下,不僅能夠得到木質素,還有纖維素生成的紙漿、乙醇等,半纖維素生成的糠醛、木糖、阿拉伯糖等多個下游產品。
中農秸美則使用酶解法實現四級分離,核心產品“新能元”秸稈可消化糖及蛋白,公司在安徽宿州擁有2萬噸級產業化示范線。
中科康源由中國科學院天津工業生物技術研究所研究員張東遠博士創立,自主研發“連續可控溫氧化爆破預處理工藝,秸稈糖化率穩定達95%,已建成萬噸級中試平臺及20萬噸級生產線。
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