[发明专利]从木材中除去有毒废物的方法

说明书

发明领域

本公开内容涉及用于从植物材料中提取木质素并将脱木素的纤维素残余物转化为粗生物油的加工技术。其还涉及从废木料中除去有毒的防腐化学品并转化为有益的或无毒的形式。

背景技术

对基于油的运输用燃料和石油化学品的需求是全球性的。基于空气、海洋和陆地的运输用燃料以及石油化学品从化石燃料中以油、煤和天然气储备的形式被产生。石油化学品是用于塑料工业以及用于生产树脂、粘合剂、油漆、绝缘材料和许多其他相关产品的原料。主要是从化石燃料中回收的苯酚和多元醇是用于这些制造工业中的主要石油化学原料。

认识到，大规模使用化石燃料已长久以来成为全球陆地和水环境的恶化以及空气中温室气体的积聚的主要贡献者。对绿色能源生产技术的探求以代替化石燃料已导致对风能和太阳能、波动和植物生物质的使用。但是，这样的使用仍未减慢对化石燃料的全球性需求，并且现在存在对可靠的、负担得起的运输用燃料和石油化工原料的供给的严重关切。国家寻求能源安全以保护它们的人民不受严重的化石燃料的供给的减少带来的影响，所述化石燃料的供给的减少的范围包括减少的运输、减少的食物生产、减少的热和电的生产和制造。

一种主要的基于陆地的可更新能源是植物生物质。植物生物质可被用作用于生物柴油和用于宽范围的制造工业的化学品的原料。例如，在植物生物质中的木质素是用于制造树脂、粘结剂、绝缘材料、塑料和油漆的石油化学原料的天然替代品。木质素的化学是这样的，它是苯酚和多元醇的天然取代物。某些工业已经利用木质生物质作为原料；然而，加工成本通常很高，废物产生很高，并且存在高价值产品的有限的产率。此外，由于木质素存在，木材的发酵是困难且缓慢的。

纸浆和造纸工业大量依赖纤维素并且木质素的去除是主要的工序。然而，在这些工业中去除木质素是艰巨的化学过程，该过程降解木质素，使木质素成为工艺的低价值副产品并经常燃烧以产生热。

使用木质纤维素材料用于降解为糖并允许发酵为生物乙醇是另一发展的工业，但受到加工木材的成本的阻碍。

使用植物原料产生生物柴油遭受与食物原料竞争的问题。生物柴油(还被称为FAME，即“脂肪酸甲酯(Fatty Acid Methyl Ester)”)通过与醇(通常是甲醇)和碱催化剂经被称为酯交换的过程发生反应由植物油和动物脂肪产生。

由大豆、菜籽油(canola)、棕榈油和菜油生产的生物柴油通常具有比动物脂肪生物柴油更好的低温流动性。随着世界范围内生物柴油工业的增长，植物油和动物脂肪原料成本已经上升并占大约70％的生产成本。

没有木质素的藻类也被用作生物柴油的原料，但遭受季节性生长限制，特别是在温带气候中，这限制了可用的生物质的量和在加工前的收获和除水的成本。

通过这种工艺生产的原油大致相当于Texas轻质低硫原油，并且照这样能够立即作为任何其他原油原料的真实可替代物而进入现有的基础设施。其他可持续的燃料例如生物柴油、乙醇和氢气遭受的是在它们引入时需要大的基础设施改变。

长时间以来，木料已被用作用于居所和船的建筑材料。随着人口增长，未倒下的森林作为建筑木料的资源变得较少可利用，并且对使用对于腐烂较敏感的较快生长类型的木材的需求增长了。对通过使用合适的化学处理延长这种木材的寿命的令人满意的方法的需要变得越来越重要，特别是对于外部的建筑木料。虽然这种处理过的木料的使用已经过几十年而变得普遍，但仅在近来建筑物达到它们的经济寿命之后才明显的是，对最后的多余废物的寿命终止解决方案存在需要。这个需要快速增加了重要性，特别是由于近来的Christchurch地震以及还有用于修补漏水的家所必须的补救工作。

在处理过的木材中某些化学品的存在使得容易地处置废物困难。对于未处理的使用结束的(end-of-use)木料的传统用途可能是作为柴火、花园覆盖物或类似的低价值目的。然而，必须小心有毒的流出物或排出物。正规的建议是在填埋场处置处理过的木料。由于采用用于安全处置所需的预防措施而对填埋场的压力，这个选择快速变得更昂贵。此外，如果可能的话资源和重金属的损失确实产生了再循环或再利用的需要。

已完成了一些工作以由防腐技术来处理化学残余物。特别地，用于从淤渣中回收砷的一种方法是用苛性碱溶液来处理。看起来这种方法可能不会完全令人满意但无论如何它是专门处理CCA型淤渣的，但不通用于处理过的木料。这种方法的一个问题是这种木料将留下苛性碱溶液，苛性碱溶液也是个问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种从植物生物质中提取木质素以除去大部分的防腐化学品并回收木质素或至少为公众提供有益的选择的工艺。