林木生物質(zhì)資源屬于可再生資源，其來源豐富，分布廣泛，既包括傳統(tǒng)的木材資源，也包含林木撫育剩余物、加工剩余物以及部分工業(yè)和生活廢棄物等。在傳統(tǒng)化石資源日漸枯竭的背景下，林木生物質(zhì)是最為理想的替代資源。
2012年5月，在北京市科委的大力推動(dòng)下，林木生物質(zhì)化學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱實(shí)驗(yàn)室）依托北京林業(yè)大學(xué)正式組建，中國(guó)科學(xué)院院士孫漢董出任學(xué)術(shù)委員會(huì)主任，孫潤(rùn)倉(cāng)教授任實(shí)驗(yàn)室主任。
自成立以來，實(shí)驗(yàn)室始終圍繞學(xué)科國(guó)際前沿和我國(guó)生物質(zhì)高值化利用工業(yè)的發(fā)展需求，致力于解決生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為材料、化學(xué)品和新能源工業(yè)領(lǐng)域的深層次科學(xué)問題及重大工程關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)北京市低碳經(jīng)濟(jì)模式的建立。
基礎(chǔ)創(chuàng)新底氣足
“我們的基本定位就是建成生物質(zhì)高值化利用領(lǐng)域國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際著名的科學(xué)研究、技術(shù)創(chuàng)新、人才培養(yǎng)與學(xué)術(shù)交流的重要基地，引領(lǐng)和支撐我國(guó)生物質(zhì)高值化利用領(lǐng)域的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展。”北京林業(yè)大學(xué)副教授李明飛告訴《科學(xué)新聞》。
作為北京市直接面向和解決生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高值化材料科學(xué)與工程技術(shù)問題唯一的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，一方面，實(shí)驗(yàn)室以森林植物這一可再生的、永續(xù)不竭的、品種繁多的資源為對(duì)象，開展生物質(zhì)超微結(jié)構(gòu)的分子解譯、生物質(zhì)化學(xué)組分清潔分離機(jī)制和結(jié)構(gòu)表征、生物質(zhì)定向降解轉(zhuǎn)化及產(chǎn)品譜系研究、生物質(zhì)組分轉(zhuǎn)化為新能源研究以及生物質(zhì)功能產(chǎn)品制備技術(shù)的研發(fā)。
另一方面，立足生物質(zhì)化學(xué)基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)、材料及裝備，服務(wù)于生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)，為北京市可持續(xù)發(fā)展提供必要的理論與技術(shù)支撐。
圍繞建設(shè)目標(biāo)，多年來，實(shí)驗(yàn)室在基礎(chǔ)研究方面作了大量原創(chuàng)性工作：解譯了生物質(zhì)細(xì)胞壁中主要組分分布變化，揭示了木質(zhì)素與半纖維素連接鍵，開發(fā)出多種清潔高效體系，實(shí)現(xiàn)了林木生物質(zhì)組分的有效分離，構(gòu)建了林木生物質(zhì)能源制備工藝，研發(fā)出生物乙醇及生物炭等產(chǎn)品生產(chǎn)新技術(shù)，構(gòu)建了林木生物質(zhì)基系列功能材料。
其中，“木質(zhì)纖維生物質(zhì)多級(jí)資源化利用關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、“農(nóng)林生物質(zhì)多級(jí)資源化利用關(guān)鍵技術(shù)”獲教育部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、“木質(zhì)纖維細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)解譯及纖維素基功能材料轉(zhuǎn)化”獲教育部自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。
6年來，實(shí)驗(yàn)室累計(jì)發(fā)表SCI收錄高質(zhì)量論文625篇，受國(guó)內(nèi)外專家邀請(qǐng)參編有關(guān)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為材料和能源的專著25部，授權(quán)發(fā)明專利89項(xiàng)、申請(qǐng)發(fā)明專利180項(xiàng)，主持承擔(dān)國(guó)家級(jí)和省部級(jí)各類項(xiàng)目總計(jì)165項(xiàng)。
實(shí)驗(yàn)室在生物質(zhì)高值化利用方面的基礎(chǔ)研究成果也得到了國(guó)際同行的充分肯定。實(shí)驗(yàn)室人員被邀請(qǐng)?jiān)趪?guó)內(nèi)外十種SCI收錄的主流期刊中任職，其中主編1人、副主編3人、編委8人次。
在科研創(chuàng)新的漫漫征程中，實(shí)驗(yàn)室也形成了一支以杰出青年基金獲得者和“長(zhǎng)江學(xué)者”等為學(xué)術(shù)帶頭人，以優(yōu)秀中青年人才為學(xué)術(shù)骨干的結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定發(fā)展的高水平學(xué)術(shù)研究團(tuán)隊(duì)。
目前，實(shí)驗(yàn)室擁有教授16名、副教授11名、講師9名，其中專業(yè)教師隊(duì)伍中45歲以下人數(shù)占總?cè)藬?shù)的62.5%。一批活躍在國(guó)際學(xué)術(shù)前沿、滿足國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的學(xué)科領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新人才，正在為推動(dòng)北京市一流學(xué)科建設(shè)作出貢獻(xiàn)。
2015年，在北京市科委組織的“北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和北京市工程技術(shù)研究中心”績(jī)效考評(píng)中，實(shí)驗(yàn)室憑借卓越的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究成果、成熟的人才培養(yǎng)機(jī)制以及完善的管理制度，最終獲評(píng)“優(yōu)秀”。
成果轉(zhuǎn)化碩果豐
在北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)站上，實(shí)驗(yàn)室被歸類進(jìn)了節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，這足以顯示出實(shí)驗(yàn)室的“立足之本”。
“實(shí)驗(yàn)室就是要致力于解決生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為材料、化學(xué)品和新能源工業(yè)領(lǐng)域的深層次科學(xué)問題及重大工程關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)北京市低碳經(jīng)濟(jì)模式的建立。”李明飛表示。
想要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，僅僅依靠基礎(chǔ)研究方面的原始創(chuàng)新是不夠的。任何基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的突破與發(fā)現(xiàn)，只有促成其走向應(yīng)用，才能真正實(shí)現(xiàn)它的價(jià)值。為此，實(shí)驗(yàn)室高度重視應(yīng)用研究與成果轉(zhuǎn)化，創(chuàng)新出了一條產(chǎn)學(xué)研用無縫銜接的新路子。
目前，實(shí)驗(yàn)室已與北京利晟新能生物科技中心、山東龍力生物科技股份有限公司等企業(yè)建立了廣泛而深入的合作關(guān)系，眾多研究成果在企業(yè)一一實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
另外，實(shí)驗(yàn)室積極響應(yīng)國(guó)家京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略，與京津冀企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作，在節(jié)能及環(huán)保領(lǐng)域進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新研究，研發(fā)出27項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，其中17項(xiàng)成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
木質(zhì)素基酚醛樹脂膠黏劑就是實(shí)驗(yàn)室基于節(jié)能環(huán)保方面的科研成果實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化的一個(gè)典型例子。
實(shí)驗(yàn)室以廉價(jià)、無毒、可再生的制漿造紙及生物質(zhì)煉制副產(chǎn)物木質(zhì)素為原料，替代化石資源苯酚，成功研發(fā)出環(huán)保且性能優(yōu)良的木質(zhì)素基酚醛樹脂膠黏劑。利用該樹脂膠黏劑生產(chǎn)的膠合板具有超低甲醛與苯酚釋放、耐候、膠合強(qiáng)度高等優(yōu)良特性，攻克了人造板工業(yè)甲醛釋放量高及工業(yè)木質(zhì)素難以高值化利用的國(guó)際技術(shù)難題。
“該技術(shù)的成功推廣應(yīng)用，不僅為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和附加值，還顯著改善了生產(chǎn)環(huán)境，產(chǎn)生了重大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。”李明飛介紹。
除上述成果外，實(shí)驗(yàn)室還在林木生物質(zhì)活性成分的高效提取和高值化利用方面展現(xiàn)出突出的特色與優(yōu)勢(shì)，比如研發(fā)出了多項(xiàng)無患子提取和應(yīng)用專利技術(shù)，推動(dòng)了無患子皂苷生產(chǎn)技術(shù)和資源綜合利用技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
“用無患子皂素代替合成表面活性劑使用，可降低對(duì)石化資源的依賴，減少環(huán)境污染，提高人民的生活質(zhì)量。”北京林業(yè)大學(xué)教授蔣建新介紹。
這樣的創(chuàng)新不勝枚舉。在松樹皮提取技術(shù)及終端產(chǎn)品開發(fā)方面，實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)以高寒地區(qū)落葉松和樟子松樹皮為原料，提取其中的天然活性成分，并將此項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給內(nèi)蒙古滿洲里森諾生物科技有限公司，建立起年生產(chǎn)能力達(dá)100噸的松樹皮提取物生產(chǎn)線。
“松樹皮提取技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)林化生產(chǎn)的全新升級(jí)和改造，有效解決了樹皮資源浪費(fèi)以及高值化利用途徑問題，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。”北京林業(yè)大學(xué)教授張力平告訴《科學(xué)新聞》。
在香料植物的開發(fā)利用方面，實(shí)驗(yàn)室同樣表現(xiàn)不俗。為滿足現(xiàn)代社會(huì)人們崇尚天然、安全、健康的生活理念，在傳統(tǒng)林產(chǎn)化工提煉物化學(xué)基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)室與時(shí)俱進(jìn)，重點(diǎn)進(jìn)行了香料植物的開發(fā)利用，研究植物精油提取工藝、植物精油的單離技術(shù)及結(jié)構(gòu)修飾等，并以天然植物香料為依托，圍繞精油開發(fā)了部分產(chǎn)品，以滿足當(dāng)代大學(xué)生群體和社會(huì)中青年群體對(duì)美麗、精致、健康生活的需求。
實(shí)驗(yàn)室的眾多基礎(chǔ)及應(yīng)用研究為林木生物質(zhì)的化學(xué)加工轉(zhuǎn)化及利用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，奠定了林木生物質(zhì)工業(yè)化利用的理論基礎(chǔ)。但就業(yè)內(nèi)整體現(xiàn)狀而言，林木生物質(zhì)的超微結(jié)構(gòu)及組分的分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，仍然是制約生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用的瓶頸。
為此，“實(shí)驗(yàn)室在今后的研究中將繼續(xù)在這一重大基礎(chǔ)科學(xué)問題上開展工作，在綜合利用多種技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，繼續(xù)加強(qiáng)理論研究，同時(shí)結(jié)合行業(yè)應(yīng)用前景，開發(fā)生物質(zhì)能源，構(gòu)建生物質(zhì)功能材料，創(chuàng)建化學(xué)品制備技術(shù)，進(jìn)一步提高林木生物質(zhì)的資源化和高值化利用”，李明飛最后表示。■