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下，林木生物質(zhì)化學北京市重點實驗室（以下簡稱實驗室）依托北京林業(yè)大學正式組建，中國科學院院士孫漢董出任學術(shù)委員會主任，孫潤倉教授任實驗室主任。
自成立以來，實驗室始終圍繞學科國際前沿和我國生物質(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、化學品和新能源工業(yè)領(lǐng)域的深層次科學問題及重大工程關(guān)鍵技術(shù)，推動北京市低碳經(jīng)濟模式的建立。
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)域國內(nèi)領(lǐng)先、國際著名的科學研究、技術(shù)創(chuàng)新、人才培養(yǎng)與學術(shù)交流的重要基地，引領(lǐng)和支撐我國生物質(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)大學副教授李明飛告訴《科學新聞》。
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與工程技術(shù)問題唯一的重點實驗室，一方面，實驗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象，開展生物質(zhì)超微結(jié)構(gòu)的分子解譯、生物質(zhì)化學組分清潔分離機制和結(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)化學基礎(chǔ)，實驗室開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)、材料及裝備，服務于生物質(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，多年來，實驗室在基礎(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)多級資源化利用關(guān)鍵技術(shù)及應用”獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎、“農(nóng)林生物質(zhì)多級資源化利用關(guān)鍵技術(shù)”獲教育部科技進步一等獎、“木質(zhì)纖維細胞壁結(jié)構(gòu)解譯及纖維素基功能材料轉(zhuǎn)化”獲教育部自然科學二等獎。
6年來，實驗室累計發(fā)表SCI收錄高質(zhì)量論文625篇，受國內(nèi)外專家邀請參編有關(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、申請發(fā)明專利180項，主持承擔國家級和省部級各類項目總計165項。
實驗室在生物質(zhì)高值化利用方面的基礎(chǔ)研究成果也得到了國際同行的充分肯定。實驗室人員被邀請在國內(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，實驗室也形成了一支以杰出青年基金獲得者和“長江學者”等為學術(shù)帶頭人，以優(yōu)秀中青年人才為學術(shù)骨干的結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定發(fā)展的高水平學術(shù)研究團隊。
目前，實驗室擁有教授16名、副教授11名、講師9名，其中專業(yè)教師隊伍中45歲以下人數(shù)占總?cè)藬?shù)的62.5%。一批活躍在國際學術(shù)前沿、滿足國家重大戰(zhàn)略需求的學科領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新人才，正在為推動北京市一流學科建設(shè)作出貢獻。
2015年，在北京市科委組織的“北京市重點實驗室和北京市工程技術(shù)研究中心”績效考評中，實驗室憑借卓越的基礎(chǔ)與應用研究成果、成熟的人才培養(yǎng)機制以及完善的管理制度，最終獲評“優(yōu)秀”。
成果轉(zhuǎn)化碩果豐
在北京市重點實驗室的網(wǎng)站上，實驗室被歸類進了節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，這足以顯示出實驗室的“立足之本”。
“實驗室就是要致力于解決生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為材料、化學品和新能源工業(yè)領(lǐng)域的深層次科學問題及重大工程關(guān)鍵技術(shù)，推動北京市低碳經(jīng)濟模式的建立。”李明飛表示。
想要實現(xiàn)這一目標，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)，只有促成其走向應用，才能真正實現(xiàn)它的價值。為此，實驗室高度重視應用研究與成果轉(zhuǎn)化，創(chuàng)新出了一條產(chǎn)學研用無縫銜接的新路子。
目前，實驗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)一一實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，取得了顯著的經(jīng)濟效益。
另外，實驗室積極響應國家京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略，與京津冀企業(yè)開展產(chǎn)學研合作，在節(jié)能及環(huán)保領(lǐng)域進行協(xié)同創(chuàng)新研究，研發(fā)出27項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，其中17項成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
木質(zhì)素基酚醛樹脂膠黏劑就是實驗室基于節(jié)能環(huán)保方面的科研成果實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化的一個典型例子。
實驗室以廉價、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際技術(shù)難題。
“該技術(shù)的成功推廣應用，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、社會和環(huán)境效益。”李明飛介紹。
除上述成果外，實驗室還在林木生物質(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，比如研發(fā)出了多項無患子提取和應用專利技術(shù)，推動了無患子皂苷生產(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，實驗室團隊以高寒地區(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100噸的松樹皮提取物生產(chǎn)線。
“松樹皮提取技術(shù)實現(xiàn)了對傳統(tǒng)林化生產(chǎn)的全新升級和改造，有效解決了樹皮資源浪費以及高值化利用途徑問題，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。”北京林業(yè)大學教授張力平告訴《科學新聞》。
在香料植物的開發(fā)利用方面，實驗室同樣表現(xiàn)不俗。為滿足現(xiàn)代社會人們崇尚天然、安全、健康的生活理念，在傳統(tǒng)林產(chǎn)化工提煉物化學基礎(chǔ)上，實驗室與時俱進，重點進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，以滿足當代大學生群體和社會中青年群體對美麗、精致、健康生活的需求。
實驗室的眾多基礎(chǔ)及應用研究為林木生物質(zhì)的化學加工轉(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)復雜性，仍然是制約生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用的瓶頸。
為此，“實驗室在今后的研究中將繼續(xù)在這一重大基礎(chǔ)科學問題上開展工作，在綜合利用多種技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，繼續(xù)加強理論研究，同時結(jié)合行業(yè)應用前景，開發(fā)生物質(zhì)能源，構(gòu)建生物質(zhì)功能材料，創(chuàng)建化學品制備技術(shù)，進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。■