生物质化工发展趋势及投资分析报告

生物质化工发展趋势及投资分析报告随着人类对环境保护的意识日益增强，生物质化工行业正逐渐崛起为未来的新能源产业。本文将从生物质化工行业的定义、市场发展情况、技术发展趋势等方面进行探讨。1生物质化工的定义生物质化工是指利用生物质资源进行化学加工和生物转化，开发出各种高附加值、高效能材料和化学品的一种科学技术。生物质可以来源于植物、动物、微生物等生物体，包括木材、秸秆、苏打渣、谷物粉末、糖、淀粉、油脂等各类农林副产品与生活垃圾。2市场发展情况生物质化工行业的市场前景十分广阔。根据《2019-2024年中国生物质化工应用市场预测与投资价值分析报告》的数据显示，生物质化工行业在2018年的市场规模已经达到1300亿人民币，同比增长7.5%。预计到2024年，生物化工行业的市场规模将达到3500亿元，年均增长率约为18%。3技术发展趋势生物质化工行业的发展离不开技术的进步。目前，生物质化工行业的技术已经覆盖了生物质的多个方面，如生物质的制备、转化、分离与纯化等。与传统化学工业相比，生物质化工具有以下优势：资源丰富：生物质资源来源广泛，且数量巨大；环境友好：生物质化工生产过程中产生的废弃物具有降解性，对环境污染小；降低成本：生物质化工生产成本相对较低，有利于企业的长期发展。随着科技的不断发展，生物质化工行业的技术也在不断更新。目前，生物质化工行业的技术发展重点主要集中于以下几个方面：3.1生物质基能源技术生物质基能源技术的发展是未来能源发展的重点之一。目前，生物质基能源技术主要包括生物质制氢技术、生物质发电技术、生物质液化气技术等。3.2生物质基化学品技术生物质基化学品技术的发展代表了化学工业的发展趋势。目前，生物质基化学品技术主要包括生物质基聚合物技术、生物质基涂层技术、生物质基颜料技术等。3.3生物质基材料技术生物质基材料技术的发展是人们对环境友好材料的追求。目前，生物质基材料技术主要包括生物质基纤维素复合材料技术、生物质基玻璃纤维增强材料技术、生物质基纳米材料技术等。4生物质能源化利用概况生物质能源是继化石能源、自然能（太阳能、潮汐和风力等）及核能以外的第四能源。生物质取之不尽，用之不竭，生物质中主要成分是纤维素、淀粉多糖和木质素。特别是生物质中有30%--45%的木质素，是天然芳烃的最大、最重要的来源，能源化的利用重点是木质素的有效利用。生物质的来源百千万种，各种树木、灌木及农副作物秸秆。生物质能源化利用主要指非木材的生物质材料，包括竹子、芦苇、麦草、玉米秸秆、油菜秸秆、甘蔗残渣、豆类秸秆、棉花秸秆和麻类作物，甚至有些水果的废弃物（包括菠萝秸秆、椰子壳等）。这些农副业秸秆若能集中收集，集中处理，即是取之不尽、用之不竭的生物质能源原料。上述生物质来源中，有许多有特质的生物质材料，目前的基础研究还远不充分，像如油菜秸秆、豆类秸秆。这种秸秆的成分组成同木材、麦草和玉米秸秆这一类生物质有很大不同，也是农学林学高校的研究课题。推测油菜秸秆和豆类秸秆，甚至棉花秸秆中木质素的含量，木质素的化学结构，应该与常规生物质中的木质素有一定的区别。非木生物质的综合利用探讨产业化路径，介绍两种非化学制浆造纸新工艺，特别是生物质三素分离和木质素能源化利用。不久的将来一个新产业将诞生，即生物质化工，它将与石油化工、煤化工齐名。这将是一个万亿级产值的新赛道，也是负碳、绿色的化工新产业。4.1生物质能源化利用的现状生物质的综合利用和高值利用，是跨学科，跨行业的综合科学技术，包括：农业，林业，轻工，精细化工，煤化工和石油化工。生物质的综合利用的核心是木质素的高值利用。目前中国每年所生产的生物质材料大致有10亿吨以上。（由于统计的口径跟数据来源不同，有不同的数据）。从每年的粮食产量就可大致的算出麦草，玉米秸秆，稻草的年产量，按人均1200斤粮食的口径，粮和秸秆的比例按1比1匡算：光粮食的所产生的秸秆不会少于：8.4亿吨。还没有包括经济作物的秸秆。生物质经过分离得到巨量木质素，目前最大的产业是化学造纸业，据报道：每年造纸业副产的黑液（碱木素或木质素磺酸盐）大约在几千万吨的水平。但以物质不灭定律，按化学制浆工艺分析，中国造纸黑液的总量应该超过2亿吨。以生物质原料的化学造纸业现状我国造纸行业一般多以木片为主要原料，使用竹子为原料占第二位，还有以蔗渣，芦苇为原料的，麦草也有一定的应用。造纸行业生产目的是获得纤维（纸浆），黑液作为副产物。造纸工艺大致有三种:以烧碱为原料的碱法造纸,所产黑液主要成份是碱木素，大约生产一吨纸浆要副产一吨碱木素（干基），化学制浆工艺中排出的初始黑液含固平均在8%左右，（用于洗涤排出的黑液固含在1%以下）经过浓缩后，喷入所谓的碱回收炉燃烧掉，回收热量用于浓缩黑液！黑液浓度在60%左右时，低位热值在2000大卡左右，所以烧黑液的碳排应该比烧煤的碳排要高！黑液燃烧后，炉灰成分主要是碳酸钠，再经过苛化法制碱过程，回收烧碱液体回用于制浆工段，排出另一种副产物—白泥！白泥主要成份是碳酸钙！硫酸盐法制浆工艺，这个方法实际上还是要用一定量的烧碱，和在碱回收时加入芒硝来制备硫化钠，黑液气味更大，更臭（有硫化氢存在）。亚硫酸盐法制浆工艺，这个工艺的副产的黑液不能用燃烧的方法来回收制浆试剂！但副产的木质素磺酸盐是很好的表面活性剂，最早大量用于水泥减水剂，称第一代减水剂。也部分用于染料分散剂，市场上最典型的产品是：南非鲍利格公司的木质素磺酸钠和钙盐。从化学造纸行业现状看，绝大部分的木质素产品都被烧掉了，这些木质素盐并没有得到大批量的能源化利用。化学制浆造纸过程中，最大的污染源是纸浆漂洗排放的稀黑液，浓度低，色度高，水量大。所以说：化学制浆造纸业是高耗能和高污染行业。以2020年有关报道的数据：中国每年的化学造纸制浆量超过一亿吨（世界第一），每年进口纸浆量超过3000万吨（世界第一）中国的纸浆使用量也是世界第一的。秸秆制浆工艺得到改进后，中国可能变成纸浆的出口国。目前比较有规模的，产业化的秸秆能源化利用，是秸秆（竹子）的造粒-炭化（干馏）工艺，产品作为清洁燃料和活性炭出售。干馏过程副产醋酸和木焦油。利用秸秆直接用于锅炉燃烧发电，也消化一定量的农副业秸秆资源。最近，有舆论呼吁恢复秸秆的就地焚烧，来解决秸秆还田带来的问题，我认为这是倒退，是不可取的。从政策导向上应鼓励收集和集中燃烧。4.2生物质能源化利用的机遇与挑战生物质的催化转化技术近年来以鲁汶大学为代表的生物质炼制的研究引起了国内外学术界热烈追捧，生物质的炼制也是一种全质的催化加氢，我们认为生物质的全质加氢有如下的几个问题：全质催化加氢催化剂用量大，成本高；从整个生物质化学结构上来看，含氧元素高，特别是纤维素含羟基高，必然降低加氢效率，或者说加氢以后产生水分子的量较大，经济上不合算。这两项是生物质炼制的主要问题，另外在高温的环境下醇类（酚）物质，容易产生醋酸类，羧酸类物质，对在高温高压下加氢设备会提出更高的要求。生物质精炼，可以套用石油化工和煤化工的设备，原料是木片的话，虽然有产品（精细化工原料，香料，）价值高的优势，但木片原料在大量进口的状态下，是不是符合国情，需要进一步的探讨和论证。4.3生物质发酵制乙醇技术2012年以来以中粮生化为带头人，从生物质制备乙醇做了大量的研究和实践并在黑龙江肇东市建立了实验装置。岳国君院士《纤维素乙醇工程概论》这篇著作中做了详细的阐述，但是目前国内真正使用秸秆作为发酵原料制备乙醇还没有成功的大型工业装置，从以秸秆制备乙醇工艺上，装备上，都没有很大的问题，关键是经济性和三废问题，秸秆乙醇以酸性预处理（预水解）为主导，这就奠定了后处理比较麻烦，经济上最大的难点是酶解剂用量大，成本高，以乙醇计的收率在15%左右，就是说7吨秸秆出一吨乙醇，工艺过程中产生大量的二氧化碳、废水和废渣，不经济是二代乙醇工艺做不下去的根本原因。有一种方法是在预处理时，首先剥离一部分木质素，减少酶制剂用量，提高乙醇收率，保住部分纤维（纸浆），保住部分收益来平衡成本，实现二代乙醇的产业化运行。如果实现在中性预水解工序，有效分离出50%以上的纤维和木质素，生物质制备乙醇将成为消化玉米秸秆的最主要途径。关于生物质的水热解，科研院校跟国外报道也比较多，水解热的温度，条件装备也逐渐更有可行性，最近华盛顿大学报道两段法水热解生物质，两段收率相加60%以上。废弃物比例不小。另外，水热解法一般是在10%左右的稀料液中进行的，会产生大量的工艺废水，这些废水中含有热解后的化学物质，环保上存在一定问题。只要解决水解母液的处理问题，并在经济可行性上突破瓶颈，水热解法就是生物质能源化的主力军。关于水热解建议：在第一步水解后先尝试用酶解方式，酶解小分子物质，生成乙醇类物质，释放出二氧化碳，富集大分子及芳烃物质后再进行第二段的水热解。有一点必须强调：生物质经过水热解法得到是：生物质油不是木质素油，这两种油有很多的不同。据有关报道：国内有造纸业对黑液进行膜滤后，来获得纯净的木质素，这种木质素价格比较高，催化加氢肯定是可行的，但经济上不见得可行。溶剂法制浆造纸，或说是某种溶剂分离纤维和木质素，这方面的报道比较少，资料比较匮乏，2016年我们以竹子，麦草等生物质为原料，以乙醇做溶剂，在某种催化剂存在下，首先进行蒸煮，蒸煮温度大约170度以下，然后喷放分离纤维和母液，分离后的纤维可以达到纸浆的有关标准，母液经蒸馏回收溶剂，蒸馏釜底得到一种沥青状物质，可称为：生物沥青。生物沥青经催化加氢得到生物质油，液化率大于85%，在催化加氢后，有气体产生，残渣少于10%。这种生物质油的馏程和轻油、洗油、石脑油的馏程相近，辛烷值较高。生物沥青可作为生产高模碳纤维的原材料，生物沥青可代替石油沥青、煤沥青，是一种绿色的筑路材料，市场可以接受的价格在3200元/t。非化学法制纸浆，这是我们一个创新思路。近十几年来对生物质能源化的探索过程，思路是想彻底改变化学制浆造纸中所产生黑液的污染。以非化学法制浆，首先保住纤维（纸浆），分离得到木质素后进行催化加氢液化。这些木质素经过催化加氢收率较高，一般液化率在85%以上。这种思路的最大特点是全质利用生物质，先分离，再分质利用。吃干榨净，尽量少排放三废。方法是以水做载体，生物质经过水解和分离后，目前只收集到两种产物，一个是纤维（纸浆），一个是木质素。目前工艺过程中的水相，循环的次数还比较低，水相中的物质还没有检测和应用方面的数据。这种非化学制浆的方法，所得到的木质素是一种原本木质素，这种原本木质素：中性，不溶于水，不含任何碱和碱土金属元素、硫元素。工艺过程是个完全环保和无害化的，这种原本木质素经过催化加氢，平均液化率超过80%，最高可以达到100%。得到木质素油，这种木质素油的馏程相当于轻油、洗油和石脑油的馏程。这种原本木质素可以直接替代煤焦油和蒽油，作为催化加氢原料。市场可以接受的价格在2000元一吨（干基）。从整个生物质综合利用，特别是能源化利用，都离不开对化学制浆造纸业的改造和创新，生物质中最重要能源化利用的是木质素的利用。木质素催化加氢是最可靠的，也是相对比较容易实现的，获得大量木质素油的路径。有了大批量的，廉价的木质素油，首先应尝试用于航空用油和船用内燃机用油（重型柴油机、高原特种柴油机），生物质油中含有多种芳烃类精细化工原料、香料原料和医药中间体原料。从生物质油分离和高值的利用这些化学物质，都是可以去深入研究的课题。5生物质秸秆利用前景5.1植物秸秆向高值化综合利用发展生物基行业对化石原料替代具有重要推动作用，近年来发展迅猛。生物基材料主要指利用谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质为原料制造的新型材料和化学品，包括生物基化工原料、生物基塑料、生物基纤维、生物基橡胶以及生物质热塑性加工得到的塑料材料等。根据中科院天津工业生物技术研究所资料，较石化路线，目前生物制造产品平均节能减排30％~50％，未来潜力将达到50％~70％，对化石原料替代、高能耗高物耗高排放工艺路线替代以及传统产业升级具有重要推动作用。据“2019国际生物基材料技术与应用论坛”预测，我国生物基材料行业总产量已超过600万吨/年，将保持20%左右的年均增长速度。我国是农业生产大国，秸秆资源分布广泛，预计产量日益增长。我国每年有大量秸秆等农业废弃物产生，秸杆资源主要分布在东北、河南、四川等产粮大省，资源总量前五分别是黑龙江、河南、吉林、四川、湖南，占全国总量的59.9%。根据农业农村部相关统计数据，估算我国秸杆产生量约为8.29亿吨，可收集资源量约为6.94亿吨。近年来我国粮食产量总体保持1%的平稳上涨趋势，未来秸秆资源总量也将保持平稳上升，预计2030年秸杆产生量/可收集资源量约为9.16/7.67亿吨，2060年秸杆产生量/可收集资源量约为12.34/10亿吨。图12014-2018年中国秸秆产量占比图22018年中国前20省秸秆产量（万吨）“双碳”深度推进，打开秸秆综合利用发展空间。2020年以来黑龙江、山西、上海、广西、河北等多省市陆续出台秸秆综合利用相关政策。2021年10月，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，明确提出循环经济助力降碳行动，要求加强大宗固废综合利用，加快推进秸秆高值化利用，完善收储运体系，严格禁烧管控，到2025年，大宗固废年利用量达到40亿吨左右，到2030年达到45亿吨左右，秸秆综合利用具备较大发展空间。表1秸秆综合利用技术5.2圣泉集团生物质化工技术不断突破圣泉集团具备100万吨秸秆处理能力，实现了对植物秸秆的100%利用。开发“圣泉法”精炼工艺，利用新型生物溶剂可以将植物秸秆中的半纤维素、木质素、纤维素三大成分提纯并分别高效利用，实现了对植物秸秆100%利用。1吨秸秆可生产1吨高附加值产品，做到对植物秸秆“吃干榨净”。公司不仅可以处理秸秆，还能处理其他富含植物纤维及木质素的芦苇、稻草、木屑等生物材料。表2圣泉集团秸秆核心技术及在研项目情况打造100万吨/年生物质精炼一体化（一期）项目，申报200多项专利，生物质化工技术不断突破。纤维素可造纸，还可做纤维用溶解浆等产品。半纤维素除了生产糠醛外，在生物质材料领域中木糖和阿拉伯糖、染料分散剂、生物质石墨烯复合材料等产品。高活性、低成本的木质素，用来生产沥青乳化剂、染料分散剂、可降解塑料袋/塑料薄膜、电池阴极膨胀剂、建筑材料减水剂等产品，实现了较好的经济效益。未来，公司计划新建30万吨农业植物生物质处理的能力，将进一步扩大公司的成长空间。6圣泉秸秆生物质精炼技术助力企业转型升级100万吨/年生物质精炼一体化（一期）项目有望贡献较为可观的盈利增量，推动企业转型升级。根据项目环评报告，一期工程位于黑龙江省，规划每年在当地收购玉米秸秆等生物质原料50万吨，下游产品包括本色卫生用纸8.8万吨/年、本色大轴纸12万吨/年、糠醛2.5万吨/年、乙酸1.5万吨/年和钾盐0.8万吨/年等。产出的糠醛可自用于合成树脂生产，同时副产的生物炭等可用于自供热，预计项目投产后有望贡献较为可观的盈利增量。表3大庆秸秆综合利用项目原材料和主要产品情况圣泉公司已打通“玉米芯—糠醛—糠醇—呋喃树脂”产业链，上游主要原料已实现部分自供，成本优势显著。大庆生产基地的百万吨秸秆一体化项目一期投产后，将新增糠醛产能2.5万吨/年，原料自给率、成本优势将进一步扩大。生物质化工方面，圣泉公司实现了对植物秸秆的循环利用，拥有自主知识产权的生物质精炼技术，可生产木糖、L-阿拉伯糖、表面活性剂等生物质化工产品。形成生物质化工产业与合成树脂产业一体化产业链条，利用木质素、半纤维素制成木质素酚、糠醛等用于生产呋喃和酚醛树脂，具备显著的产业协同、规模、技术及成本优势。依托强大的自主研发创新能力，合成树脂及复合材料高端精细化发展。大庆百万吨秸秆一体化项目于2023年5月投产并释放业绩，生物质化工2021、2022、2023年分别实现营收3.9亿元、9.1亿元和19.5亿元。生物质化工盈利能力增长非常迅猛。7生物质化工龙头圣泉集团概况7.1发展历程：“玉米地”走出的生物质化工龙头公司是合成树脂及生物质化工的龙头企业。圣泉集团始建于1979年，总部位于济南章丘。2022年公司营业收入95.98亿元，归母净利润7.03亿元，总资产124.93亿元，现有员工约3400人。公司是合成树脂及生物质化工的行业龙头企业，以合成树脂及复合材料、生物质化工材料及相关产品的研发、生产、销售为主营业务，其中酚醛树脂、呋喃树脂产销量规模位居国内第一、世界前列。公司旗下拥有两家国家级制造业单项冠军示范企业、五家“专精特新”企业，是国家技术创新示范企业、农业产业化国家重点龙头企业、国家知识产权示范企业、首批国家级“绿色工厂”、中国制造业民营企业500强。公司是全球秸秆绿色节能综合利用引领者，自“神舟”八号飞船起连续助力中国航天事业。公司芯片光刻胶用树脂、5G通讯PCB用电子树脂、圣泉轻芯钢等多种产品打破国外垄断。公司从乡镇糠醛厂起家，已发展成全球最大的呋喃树脂供应商。圣泉集团的前身是建于1979年的济南市刁镇糠醛厂。建厂之初由于工厂产品品种单一、技术含量较低，创新投入较少，五年时间一直处于亏损状态。此后，公司花5万元购买了玉米芯加工制糠醛的技术，生产新一代产品，并研发出86-A型呋喃树脂，获得济南市科委科技进步二等奖，国家“七五”星火计划成果博览会金奖等荣誉。此后，糠醛厂投资3500万元建成万吨糠醛和呋喃树脂生产线，打通了“玉米芯糠醛-糠醇-呋喃树脂”产业链，实现了产品系列化。目前公司拥有呋喃树脂产能12万吨/年，是全球最大的呋喃树脂供应商。酚醛树脂是继呋喃树脂之后公司第二个成功产品。1992年5月，在刁镇糠醛厂基础上，济南市圣泉化工实业总公司成立。随后两年时间，公司进行了股份制改革，成立了济南圣泉集团股份有限公司，唐一林任先生任董事长。1997年，圣泉集团与英国HMC矿物及化学品有限公司展开合作，以技术+资金的形式，成立了中英海沃斯化工有限公司，从事酚醛树脂生产。此后，由于英国HMC公司生产经营出现问题，圣泉集团收购了英方在海沃斯化工的50%的股份，并全面掌握了领先的酚醛树脂生产技术。经过十几年发展，圣泉集团奠定了在酚醛树脂行业的领先地位。其研发生产的酚醛空心微球还成功应用到我国神舟系列飞船上。公司生物质技术持续积累，首创生物质高效综合利用技术。从玉米芯制糠醛起家业务，多年以来公司持续在生物质利用领域进行研发和创新，逐渐形成了拥有自主知识产权的生物质精炼技术。公司2012年开发出第一代“生物质综合利用技术”。2019年“圣泉法”生物质精炼一体化技术实现突破，可将玉米芯和植物秸秆中半纤维素、木质素、纤维素三大成分提取并分别利用，形成了生物质化工产业与合成树脂产业协的同产业链条，可实现植物秸秆的循环利用、绿色应用。生物质化工板块或将成为继酚醛树脂、呋喃树脂之后的第三大业务。2022年公司年报对公司业务拆分进行了较大的调整，将所有树脂及铸造类材料纳入到化工材料板块，主要产品包括酚醛树脂、铸造用材料以及电子化学品；将生物质化工作为第二大重要板块。虽然生物质化工业务2022年营收占比只有7%左右，但随着公司50万吨/年秸秆综合利用项目2023年5月在黑龙江大庆杜尔伯特经济开发区建成投产，该部分业务对公司的总体收入贡献或将快速提升。生物质化工与原树脂材料业务也将更加深度协同，为呋喃树脂业务提供糠醛原料、为酚醛树脂提供木质素酚原料。8圣泉大庆生物质材料项目及异地项目情况8.1我国秸秆资源庞大资源化利用任重道远秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称，适于综合利用的一般指大田作物秸秆。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物（通常为粗粮）在收获籽实后的剩余部分。按照作物种类，可将秸秆分为大田作物秸秆和园艺作物秸秆。大田作物秸秆包括禾谷类作物秸秆、豆类作物秸秆和薯类作物秸秆等粮食作物秸秆，以及纤维类作物秸秆、油料类作物秸秆、糖料类作物秸秆等经济作物秸秆。目前在农作物秸秆综合利用中所指的作物秸秆仅指大田作物秸秆。就是成熟农作物茎、叶的总称，通常指小麦、玉米、油菜、大豆及其他农作物在收获果实后的剩余部分。我国秸秆资源丰富，可收集资源量每年7.37亿吨。农业农村部发布《全国农作物秸秆综合利用情况报告》显示，全国农作物秸秆综合利用率稳步提升，2021年全国农作物秸秆利用量6.47亿吨，综合利用率达88.1%；2022年全国农作物秸秆利用量6.62亿吨，综合利用率达89.80%；近年来中国秸秆综合利用行业处于稳步发展期，2022年中国秸秆综合利用市场规模为2065.4亿元。预计2023年全国农作物秸秆利用量6.88亿吨，综合利用率达90.12%。总体来看，中国秸秆产量巨大，也为秸秆综合利用产业提供了广阔的发展空间。至2022年中国秸秆理论资源量为9.77亿吨，可收集资源量7.37亿吨。图32016-2022年中国秸秆综合利用市场规模我国秸秆目前以饲料化利用为主，原料化利用比例较低。据统计，2021年全国秸秆利用市场主体为3.4万家，较2018年增加7747家，其中年利用量万吨以上的有1718家，较2018年增加268家。饲料化利用主体占比最高，达到76.9%，肥料化、燃料化、基料化、原料化利用主体分别占比7.8%、8.9%、3.8%、2.6%。秸秆利用相对成熟且收益较为稳定的主要是燃料发电和制气领域，生产化学品和生物质肥等领域成功经验不多。国内企业探索生物质秸秆高价值利用仍有秸秆集中收储困难、秸秆质地差异大导致产品收率不稳定，以及秸秆有效成分回收利用技术不足等问题需要解决。“秸秆综合利用”自2017年中央一号文件提出“鼓励各地加大农作物秸秆综合利用”以来，现已基本形成了秸秆能源化、原料化、肥料化、饲料化的新发展格局。但目前作物秸秆在原料化利用方面，技术和成本等问题制约了秸秆在实际生产中的应用。8.2圣泉集团积数十年技术独创三素高效分离工艺木质纤维素是生物质主要形式，主要成分为纤维素、半纤维素和木质素。秸秆利用主要是将秸秆中的生物质提取和利用。生物质最主要的存在形式为木质纤维素，地球每年通过光合作用合成约一千多亿吨木质纤维素。木质纤维素主要的组成成分为纤维素、半纤维素和木质素。木质纤维素是以纤维素为主要力学结构，半纤维素和木质素为交联剂和填充剂组成的三维网状结构。木材细胞壁是通过半纤维素将刚性的、亲水性的纤维素与黏性的、疏水性的木质素联系在一起，从而保持木材细胞壁的整体性。纤维素是生物质的主要骨架，约占植物干重的30%-50%。纤维素是自然界含量最丰富的天然有机高分子，含量为植物体干重的30-50%。纤维素由葡萄糖以β-1,4糖苷键组成的多糖结构，其分子量可达5万~250万。纤维素骨架上存在大量的羟基，可以形成丰富的氢键网络。纤维素的大部分区域以结晶态的形式存在，其紧凑的结构对化学和生物水解具有很强的抵抗力。半纤维素是多种五碳糖和六碳糖聚合而成的天然高分子，约占植物干重的25%-40%。与纤维素不同，半纤维素呈无定形状，且有支链，其组成的单糖和化学结构随着不同植物或相同植物不同部位而变化。半纤维素中最常见的单糖是木糖，针叶木植物中半纤维素的主要的单糖存在形式为半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖等。半纤维素的非结晶形态，能使细胞壁润胀，增加纤维弹性，在纸张制备过程中可以增加纤维间的结合力，半纤维素的存在会影响表面纤维的吸附及纸张的强度。组成半纤维素的单糖通常部分被乙酰化，并水解过程中会释放出乙酸。木质素是三种基本的苯丙烷单体随机聚合而成的三维网状高分子。木质素单体结构包括对羟苯基结构、愈创木基结构和紫丁香基结构。在不同植物体内，三种单体的含量有明显的区别。相对于纤维素和半纤维素，木质素氧含量较低，碳氢比较高，有很高的热值，通过催化将木质素转化为高品质燃料很有发展前景。木质纤维素可以转化为各种高附加值材料、化学品和液体能源。纤维素和半纤维素的利用和转化主要分为三类：（1）应用于造纸业和纺织业或直接燃烧获取热量；（2）在酶和微生物作用下发酵得到氢气、沼气、化学品或者液体燃料；（3）经过化学转化得到高附加值化学品，如生物油、有机酸、多元醇以及生物柴油等。其中由纤维素和半纤维素降解得到的六碳糖和五碳糖通过脱水制备的5-羟甲基糠醛（HMF）和糠醛（FF）都是重要的平台化合物。HMF和FF以通过催化转化合成诸多有机化合物和高分子材料，其中包括树脂和液体燃料。它们是连接生物质精炼和传统石油化工的桥梁。以HMF/FF为基础制备高品质烃类燃料既可以先通过醇醛缩合增长碳链，再加氢得到，也可以先通过水合反应得到乙酰丙酸，再加氢和酯化得到γ-戊内酯，并进一步加氢得到烃类化合物。圣泉集团40余年生物质化工技术积累，发展出独特一体化生物质精炼技术。公司从事生物质化工的历史可以追溯到刁镇糠醛厂建厂之初，利用玉米芯中的半纤维素生产糠醛。在此基础上发展出了玉米芯—糠醛—糠醇—呋喃树脂产业链。2010年开始，公司开始以玉米芯为原料，开展生物质全组分综合利用的研发，逐渐形成生物质精炼一体化第一代技术。2012年，公司年处理10万玉米芯秸秆的生物质工业化装置建成，并逐渐形成了第二代生物质精炼技术，将原料适用范围拓展至麦秸、稻草、芦苇、竹子、玉米秸等各类植物秸秆。2019年“圣泉法”一体化秸秆精炼绿色技术开发成功。三素分离创新工艺助力生物质高效利用。木质纤维素三种组分分离和提取一直受成本和技术等多重因素制约，目前国内外已采用蒸汽爆破、酸碱处理、有机溶剂处理、超临界萃取等方法进行分离。但由于木质纤维素其结构的复杂性，很难实现三大组分的高效清洁分离，在提取一种组分的时候容易造成其他组分的破坏及损失，得到的纤维素、半纤维素和木质素纯度低，分离过程造成环境污染等问题。圣泉通过自主研发和技术合作实现彻底三素分离，用复合有机溶剂体系及生物质有机组分分离技术分别提取生物质中高纯度纤维素、半纤维素、木质素，该技术在降低成本和污染的前提下，分离提取的三素产品得率和纯度更高，将三素高效分离并深加工成高经济价值的产品。纤维素部分可用于生产纸浆、溶解浆、纳米纤维素、燃料乙醇等；半纤维素既可生产糠醛，又可生产木糖、L-阿拉伯糖；木质素部分可生产道路沥青乳化剂、染料分散剂、生物航煤、木香树脂等；此外，该工艺得到的生物炭热值高、灰分少，可代替煤炭作为化工原料，亦可生产电池负极材料。生物质利用能生产上千种化合物，真正将秸秆“吃干榨净”广泛应用于能源、化工、食品、高分子材料等众多领域。8.3大庆项目顺利投产异地复制值得期待圣泉集团生物质精炼技术开发成功后，随即开始进行产业化布局。2019年公司选址黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县实施“100万吨/年生物质精炼一体化（一期）项目”。公司在大庆设立子公司大庆圣泉绿色技术有限公司和大庆圣泉德力戈尔能源有限公司作为项目实施的主体。黑龙江省是全国十三个粮食主产区之一，农作物秸秆的储量非常丰富。近年来随着高产创建综合配套技术的推广普及以及种植结构调整趋于合理，黑龙江省粮食产量连续多年位居全国首位，农作物秸秆产出量也随之增加。2015年黑龙江省秸秆产量约为8108万吨，其中水稻、玉米、大豆三大主要农作物秸秆量占总秸秆量的97%。大庆的农业资源比较丰富，全市每年秸秆可收集量465万吨。大庆圣泉绿色技术有限公司建设大庆圣泉绿色技术有限公司100万吨/年生物质精炼一体化项目（一期工程）项目，年加工秸秆50万吨，主要产品包括本色卫生用纸8.8万吨/年，本色大轴纸12万吨/年，糠醛2.5万吨/年，乙酸1.5万吨/年，钾盐0.8万吨/年。2022年5月，公司发布公告，“100万吨／年生物质精炼一体化（一期工程）项目”已完成对生产工艺、机器设备的安装调试及前期试生产，生产线已正式全面投产。根据相关产品和原料近期价格，测算该项目达产后每年可贡献毛利约2.5亿元。大庆项目完成技术验证，后续同类项目有望陆续启动。公司生物质项目除了在大庆投建项目之外，同时也积极在各地进行推广和布局。大庆项目作为生物质精炼技术的首个验证项目，运行稳定后有望继续兴建类似项目，且进一步提升投资和运营效率。公司在安徽滁州市定远县盐化工产业园规划60万吨/年生物质利用项目。该项目年处理生物质原料60万吨，一期装置生产纤维素浆28万吨/年，糠醛2.5万吨/年，乙酸1.5万吨/年，生物质焦炭22万吨/年，秸秆下脚料6万吨/年，钾盐0.8万吨/年；二期装置生产生活原纸及制品8万吨/年，可降解模塑餐盒5万吨/年，食品级包装纸15万吨/年。该项目已经完成前期报批工作。9岳阳市环洞庭湖区域芦苇利用新尝试2023年7月，位于岳阳临港高新区的中南大学成果转化试验基地，湖南钠能时代科技有限公司的千吨级生产线（钠离子负极材料生产线、钠离子正极材料生产线及配套钠离子电池中试线）成功完成调试。芦苇成为钠电负极材料（硬炭）的演变过程中的四种状态这标志着全球范围内，以芦苇为原料生产硬炭的钠电池技术首次在岳阳实现产业化。标志着困扰了湖南五年的、芦苇被弃用的历史难题看到了解决的希望。标志着岳阳临港高新区加速成果转化，在新型储能产业新赛道上，有了“钠电分庭抗锂”的“双向竞争”跑道。2023年上半年，钠能时代完成产线调试钠电产业化元年的“诸侯争霸”2023年是中国“钠电产业化元年”，钠电行业一时成为国内外风险资本、新能源企业，聚焦、追逐的热点。一组新能源电池，占新能源车辆总造价的40%以上、甚至更高，所以，各种新能源企业都有在钠电产业上的战略布局。钠电新技术与锂电成熟技术相比，钠电能量密度较低、充放电慢，但极低高温环境下充放电更安全有效。具有“两高一低”（低成本、高效率、高质量）的优势性价比。我国光、风、水电等绿色能源非常发达，为钠电的储能技术提供了万亿级的市场。锂电动力新能源车辆，在东北冰天雪地里免不了“趴窝”，因为锂电适合充电温度在0℃-45℃间，而钠电充电温度可在-10℃-60℃间。谁拥有钠电全产业链技术，谁就会在未来独占鳌头。2023年，全球新能源电池材料企业纷纷发布钠离子电池正极、负极材料成果。钠能时代认为，成果是试验成果，中间还隔着辅材选用、工艺、市场、验证等阶段，而钠能时代成功中试，已经可以达到“1000吨级”的量产产能。中试是“实验”与“产业化”之见的桥梁，但中试距产业化更近。钠电科技正处在战国时代的诸侯争霸阶段，竞争白热、产业化加速。目前，钠电科技，日本为全球领先，其负极材料是以椰子壳为原料，缺点是全球原料少（主产地包括我国海南约0.3万吨，印度尼西亚约2万吨），负极材料垄断性的出口价在20万元人民币/吨左右，总产量预计1000吨。钠能时代公司外景而钠能时代以芦苇为原料，资源利用可达150万吨级别