油棕空果串臭氧-水解序贯处理合成微晶纤维素的创新工艺研究

本研究针对油棕空果串(EFB)利用率低、环境污染严重的问题，开发了臭氧预处理-碱溶胀-酸水解的集成工艺，成功制备出纤维素含量达98%、结晶度80%的微晶纤维素(MCC)。该EFB-MCC具有48μm粒径和300°C热分解温度，性能媲美商业MCC，为生物质高值化利用提供了绿色解决方案。

　　

随着全球对化石燃料依赖引发的环境问题日益严峻，开发可再生资源成为迫切需求。马来西亚作为第二大棕榈油生产国，每年产生182.6万吨油棕空果串(EFB)，但现有处理方式（如覆盖堆肥）不仅利用率不足50%，还会释放温室气体污染地下水。EFB富含40-50%纤维素，是制备微晶纤维素(MCC)的理想原料——这种具有60-80%结晶度的生物聚合物广泛应用于医药、食品和化妆品领域。然而传统方法难以有效破解EFB复杂的木质纤维素基质，亟需开发绿色高效的预处理工艺。

马来西亚工艺大学研究人员创新性地将臭氧分解与化学处理相结合，建立了EFB-MCC的可持续制备路线。研究采用0.3-0.5mm粒径的EFB颗粒，通过热重分析(TGA)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等技术系统评估了材料特性。关键实验包括：臭氧预处理（最大程度脱木素）、氢氧化钠溶胀（促进纤维素分离）、过氧化氢漂白（提高纯度）以及盐酸水解（最终合成MCC）。

【材料与方法】
研究选用马来西亚柔佛州油棕种植园的EFB样本，经干燥粉碎后筛选特定粒径。臭氧处理在室温下进行，后续采用2.5M HCl于105°C水解30分钟制备MCC。

【效果与表征】
臭氧处理使EFB颜色显著变浅，SEM显示纤维表面从粗糙变为光滑多孔。集成臭氧-碱处理法获得86%纤维素和1%半纤维素的优化组分，水解后EFB-MCC纤维素含量提升至98%。XRD显示其结晶度达80%，PSA测定平均粒径48μm，BET分析证实比表面积增加。

【结论与意义】
该研究开创性地将臭氧分解与化学处理协同应用，首次实现了EFB到高品质MCC的转化。所得EFB-MCC在结晶度（80%）、热稳定性（300°C）等关键指标上媲美商业产品，为生物质资源化提供了新范式。这种工艺不仅解决了油棕产业废弃物处置难题，更契合循环生物经济理念——通过将农业残余物转化为高附加值产品，既降低环境负荷又创造经济价值。论文发表于《Biomass and Bioenergy》，为绿色材料开发提供了重要技术参考。