版纳植物园超声能在生物燃料技术中的应用研究获进展

　　通过热化学和生物化学方法将绿色廉价、可再生的生物质原料转化为燃料是解决未来能源困境的重要途径。使用超声波能量实施过程强化，可以在室温条件下破坏顽抗的生物质结构，便利复杂化学组分的分离，将生物质的催化反应由非均相转变为均相或者准均相，从而在本质上改善制约生物质转化效率和选择性的因素。超声波具有特殊的物理特性，可以通过空化作用积累超声能量，然后通过空化气泡在微秒数量级的瞬间崩溃急剧释放能量。释放的能量强度足以破坏任何的化学键，打破多相体系的界面限制，强化反应过程的传质传热。因此，超声波处理既可以高效地破坏生物质结构，促进生物质原料的混合和反应，又不至于显著影响生物质反应的选择性，在生物燃料领域的研究中具有较大潜力。

　　尽管超声可以而且业已用于木质纤维素预处理和糖化发酵、生物柴油合成、微藻预处理和化学转化等多个生物燃料领域，但是并不是所有涉及超声的反应都是经济有效的。实际上，如何将超声活化的能量与生物质化学反应的能量耦合，获得最大的能量和经济收益，仍然是超声技术在生物燃料领域应用面临的首要问题。

　　中科院西双版纳热带植物园生物能源组罗嘉博士和方真研究员，综述了超声在生物燃料领域的研究进展，重点介绍了20-50kHz低频率超声在木质纤维素分级转化、生物柴油合成和微藻处理转化过程中的研究现状和趋势。综述表明，超声辅助强化并不能从实质上改变化学反应机理，但是可以显著地加快反应的进程，节约反应的时间，通过制约二次反应的发生来改善生物质转化反应的效率和选择性。需要针对特定化学反应的能量要求，设计超声辅助的方式和程度，改变超声反应器设计，优选超声处理参数。需要通过超声技术与溶剂、催化剂、微波等其它辅助技术的耦合来降低超声处理的能量成本，获取更大的能量和经济收益。作者在文末重点讨论了超声强化技术与固体催化剂、酶催化剂的结合问题，探讨了超声应用于不同生物质转化反应的经济性问题，并给出了合理的建议。作者还介绍了超声在生物燃油乳化、高频超声实时监控生物质转化过程等领域的研究进展。

　　该综述文章Ultrasound-enhanced conversion of biomass to biofuels已经被Progress in Energy and Combustion Science接收，并在线发表。