图 通过生物质和有机废物的水热液化从生物原油多联产绿煤、生物润滑油和柴油添加剂范式

　　在国家自然科学基金项目（批准号：52261145701、U21A20162）等资助下，中国农业大学刘志丹教授团队在生物质水热液化研究中取得新进展。研究成果以题为“生物质无氢水热液化炼制绿煤及润滑剂（Green Coal and Lubricant via Hydrogen-free Hydrothermal Liquefaction of Biomass）”为题，于2025年1月16日发表在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上，文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56037-z。

　　在当前能源转型的大背景下，生物质的高效利用是实现“双碳”目标的重要途径。水热液化技术可以将生物质转化为生物原油，是一种可持续的石油替代品，可用于获取可再生能源和高价值化学品。但生物原油成分复杂、粘度高，需要经过提质加工后才能利用，其中不可避免地面临着一个权衡：一方面是通过加氢处理会消耗大量氢气，会提高生产成本；另一方面在不进行加氢处理的情况下，会形成大量的生物原油重质组分（~90%），影响其利用效率。

　　针对这一关键问题，研究团队提出一种以生物原油重质组分利用为主的无氢炼制新范式，通过多联产绿煤、生物润滑油和柴油添加剂，实现了生物原油的近乎完全增值利用（约90%）。该范式首先通过蒸馏分离生物原油的轻质组分，获得的蒸馏残渣（蒸馏温度超过500°C的部分）被称为绿煤，其高位热值与传统煤炭相当，但燃料比和灰分含量更低，表现出更好的燃料性能及制备高附加值炭材料的潜力。真空馏分（350-500°C）可通过环氧化和酯化反应提质制备生物润滑油，其粘度与齿轮油相似。此外，生物润滑油有着更低的饱和度和更高的极性，使其摩擦学特性得到了改善。通过生命周期评估确认，这一新范式与加氢处理生物原油提质的路线相比，能够实现温室气体排放减少28%，能源投入减少35%。

　　此外，通过该范式，研究团队提出了几种合适的场景，如：（1）大型养殖场的粪污处理；（2）船舶自供电的海洋清理作业场景；（3）有限资源的海岛循环经济，如边防驻军和小型岛国等；（4）有着即刻和无害化处理生活垃圾和粪便需求以及需要离网或应急能源供应的特殊区域，如军营或国家公园等场景。

　　该研究解析了生物原油重质组分的形成特性及便利的利用方式，为生物原油的利用方式提供了一条环保、高效和便利的范式，为未来生物质水热液化技术替代化石原油提供新的思路。