近日，中国农业科学院棉花研究所李付广研究员团队系统总结了棉花秸秆合成生物基材料、生物基化学品和生物燃料的最新进展，提出了针对性转化策略和经济可行的实施方案，为棉花秸秆高值化利用和产业化发展提供了指导和参考。相关综述文章以“Cotton stalk valorization towards bio-based materials, chemicals, and biofuels: A review”为题发表在国际能源类顶级期刊《可再生与可持续能源评论（Renewable and Sustainable Energy Reviews）》（IF=15.9）上。

2023年我国棉花产量为561.8万吨，按照谷草比为1:5计算，2023年我国产生的棉秸秆量约为2800万吨。然而，目前大多数棉花秸秆被直接还田或者焚烧，造成了资源浪费和环境污染等问题。秸秆高值化利用是发展循环经济、实现“双碳”目标的重要路径。棉花秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，这些组分可以转化为生物基材料、化学品和生物燃料等高价值产品。但是，针对棉花秸秆性质、棉花秸秆合成高价值产品所面临的挑战和应对策略鲜有报道，亟需提出棉花秸秆高值化利用新思路。

该研究系统阐述了棉花秸秆的化学结构，并将棉花秸秆具有的纤维素含量高、纤维可纺性强、良好的机械强度、顽固性较强和高燃烧值等特有性质进行归纳。研究系统总结了以棉花秸秆合成生物基材料、化学品和生物燃料三类高价值产品的研究进展。通过对比不同的转化方法，提出最优的棉花秸秆增值策略，例如，以棉花秸秆制造生物基板材、采用棉花秸秆皮制造纤维素材料、利用热化学法转化棉花秸秆合成生物燃料等。通过对不同转化案例进行经济技术分析，提出采用多产品结合方式提高棉花秸秆利用的经济可行性。最后，该研究针对棉花秸秆高顽固性的难点，提出采用“木质素优先”策略、修改木质素合成途径、以及选择性利用棉花秸秆不同部位等措施进行应对。研究结果为棉花秸秆高值化利用提供了重要思路，对于解决棉花秸秆转化过程中面临的挑战具有重要指导意义。

中棉所蔡成固博士、王占彪研究员为论文共同第一作者，李付广研究员为通讯作者。中棉所马磊研究员、南京理工大学许召贤副教授和中国石油化工股份有限公司茂名分公司余建明博士参与了部分研究。该研究得到国家自然科学基金和中国农业科学院科技创新工程等资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114651

棉花秸秆的高值化利用：生物基材料、化学品和生物燃料的制备