作为唯一含碳的可再生能源，生物质具有储量丰富、CO₂ 零排放、绿色可再生等优点，同时其还是唯一可转化为液体燃料的可再生能源，能与传统化石能源的利用进行很好的兼容，因此在能源转型过程中扮演着重要角色。随着我国经济以及城镇化的快速发展，农林废弃物、城镇生活垃圾、工业有机固废等生物质资源的量急剧增加，预计到2060 年将增加到10 亿吨标准煤，如果进行充分的利用，仅2060 年就可减排20 多亿吨CO₂ 当量。生物质的高效高值化利用不仅关乎国民经济的绿色、可持续发展，对我国碳中和目标的实现也有着显著的作用，符合我国可持续能源发展重大需求。
▲ 纤维素热解生物油形成路径示意图
生物质热解可高效地将低品位生物质原料转化为气体燃料、液体油和固体生物炭，是生物质能发展的重要方向。经过多年的努力，生物质热解技术取得了快速发展，然而生物质热解产物产率较低，热解油、炭的品质差、成分复杂，进而限制了生物质热解技术的发展和应用。特别是随着新兴产业的发展(如新能源产业、精细化工、土壤修复、环境治理等)，对高值清洁燃料、含碳化学品以及含碳新材料等的要求越来越高，现有技术和产品已无法满足迅速增长的需求，特别是现有的研究多以单一产品的高值化为目标，生物质利用效率较低，经济性较差。亟须弄清生物质热解机理，明晰热解产物的形成路径和调控机制，为生物质热解过程以及工艺优化调控奠定科学基础，这对生物质热解技术的发展以及生物质的利用有着重要的意义。
▲ 生物质同步活化氨化热解制备掺氮多孔炭过程机理示意图
鉴于此，华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室杨海平教授团队在生物质的热解机理及产物调控方面做了大量的工作，《生物质热解机理及目标产物定向调控机制》一书基于团队前期的研究成果针对生物质的热解机理和热解目标产物调控等方面进行了详细的阐述。
《生物质热解机理及目标产物定向调控机制》
杨海平、陈应泉、陈伟、陈汉平 著
北京 : 科学出版社, 2025. 3
ISBN 978-7-03-081616-0
责任编辑：范运年 王楠楠
本书全面系统地介绍了生物质热解机理及目标产物定向调控的相关内容，包括从微观化学有机结构层面揭示生物质的热解机理，提出了热解多联产的生物质转化利用新思路，从原料特性、预处理过程、热解条件、无机矿物质迁移转化、热解生物炭理化结构演变、热解催化等多个方面对生物质热解多联产过程进行全面系统深入地描述，为生物质高值转化和综合利用奠定科学依据。
本书共有11 章：
第1 章主要对生物质的纤维组成(纤维素、半纤维素以及木质素)热解失重特性、吸放热特性以及挥发性气相产物、析出过程特性进行详细的分析，并对其热解动力学机理进行研究；
第2 章基于纤维组成对5 种典型生物质原料进行热解动力学分析，确定生物质热解动力学机理，然后再结合热解气体产物的在线释放特性，深入分析生物质热解过程机理；
第3、第4 章分别以纤维素和半纤维素为主要研究对象，引入二维摄动红外相关光谱分析方法重点研究纤维素裂解过程中的断、成键机制以及生物炭结构演化过程，并结合气、液产物的析出特性全面解析纤维素和半纤维素的热解过程机理；
第5 章主要以木质素为对象，从初始热解阶段和剧烈热解阶段两个阶段详细研究木质素热解过程气体析出行为、官能团演变、热重特性、热解产物分布、生物炭结构变化等热解特性，深入揭示木质素热解机理；
第6 章主要针对典型生物质样品，重点分析热解产物分布特性、生物炭结构和挥发分演变规律，揭示生物质热解机理；
第7 章主要研究典型生物质热解动力学和产物析出特性，建立生物质热解过程以及产物形成特性与生物质原料特性的关联机制；
第8 章主要研究生物质催化热解制备液体燃料特性，重点分析金属氧化物、微孔分子筛等固体催化剂对生物质热解特性，特别是对生物油组成的影响，构建生物质催化热解制备高值液体燃料机制和调控措施；
第9 章主要研究活化改性以及表面掺杂对生物质热解生物炭理化结构及电容特性的影响，重点探究活化剂和掺氮剂的作用机理，形成了生物质热解绿色高效制备高富氮多孔生物炭新方法；
第10 章重点探讨固体生物炭、热解气、液体生物油联产耦合关联特性，提出生物质热解多联产新思路，建立生物质富氮热解联产高值含氮液体油和富氮热解炭材料工艺路线；
第11 章对目前生物质热解的研究前沿和发展方向进行总结和展望，以期为生物质进一步高效、高值转化和综合利用奠定科学依据。
▲ 生物质全组分、高值化、多联产、资源化利用路线
当前生物质定向制备高品位气体燃料、高附加值液体燃料或化学品以及高值化碳基材料的研究都只关注其目标产物，并对应开展了针对目标产物调控机制的研究。但单一目标产物的产率通常较低、生物质原料的整体利用率不高。气、液、固三者之间的协同优化是实现生物质高效、高值化利用目标的关键，且该协同优化过程会存在新的反应机制。因此，有必要将生物质单一产物的优化方法进行合理的组合，并通过对偶联调控过程的反应机理、过程经济性进行研究，探索出一条具有良好原料适应性的生物质全组分、高值化、多联产、资源化利用路线。
本书及相关工作得到了国家自然科学基金委员会国家杰出青年科学基金项目(52125601)、优秀青年科学基金项目(51622604)及重点项目(50930006)等的资助。
本文摘编自《生物质热解机理及目标产物定向调控机制》（杨海平等著. 北京 : 科学出版社, 2025. 3）一书“前言”“第11 章 总结与展望”，有删减修改，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-081616-0
责任编辑：范运年 王楠楠
（本文编辑：刘四旦）