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帅李: 秸秆里“炼”出绿色未来
www.fjsen.com 2025-10-02 12:33:04 来源:东南网

帅李教授正在使用气相色谱-质谱联用仪对所制备的样品进行分析。

帅李教授(中)与学生就实验结果进行分析与讨论,并对学生进行指导。

东南网10月2日讯(福建日报记者 李珂 文/图)在福建农林大学的生物质材料与能源实验室里,有几样物件显得格外醒目:淡黄色胶黏剂泛着澄澈光泽,密封罐中的浅色木质素粉末细如奶粉,而最吸睛的却是几只透明小动物玩具——它们是由秸秆提炼的树脂材料打造的。

“放心摸,完全无公害。”“80后”教授帅李笑着递过样品,“比塑料玩具环保,没半点儿有害物质。”指尖的温润背后,是他带领团队化秸秆为“黄金”的绿色探索。

2020年入职福建农林大学的帅李,仅用5年就在木质素领域闯出了名堂。在传统认知里,木质素是造纸、制浆工业的“废料”,常被丢弃或燃烧。帅李却意外发现它的价值所在。2023年,他的团队从木材、秸秆中成功提取高活性未缩合木质素,成功研发出无醛木材胶黏剂,其成果登上《Nature》,震动业界。 

2024年,他因此斩获国家青年科学基金A类(原国家杰青)项目,牵头的《木质素功能化炼制》成为行业“香饽饽”;2025年6月,他牵头主持了“十四五”国家重点研发计划项目“木质素生物转化制备高附加值化学品”;2025年8月,团队“基于活性木质素的木材胶黏剂和全生物质代塑材料”项目,更是从全球30多个国家2000多项发明中突围,一举夺得第十一届国际发明展金牌,他本人也荣获首届团中央 “新时代青年先锋奖”、“强国青年科学家提名奖”。这位曾在国外著名大学从事研究的科学家,实现了“让废料变宝藏”的梦想。

当下,石油依赖与环保压力亟待破解:我国石油对外依存度超70%,塑料污染突出,甲醛胶黏剂难题长期未解。而秸秆却是优质的生物质资源,核心成分木质素却一直难以处理——若采取传统高温蒸煮工艺提取,一煮就会破坏其结构,颜色变黑,活性尽失,沦为低值燃料甚至成污染物。

目前,我国仅约6%木质素被利用,其余则成为造纸工业负担。2021年,我国人造板胶黏剂总耗1684万吨,但甲醛系占比超98%,环保转型刻不容缓。

令人惊喜的是, 帅李团队的“温和提取”技术取得突破。2016年,他们提出分离时添加特殊试剂,像“保护罩”般抑制木质素缩合、聚合反应,完整保留其天然结构和活性,提取出的木质素呈温润的浅黄色,保留植物“天然胶水”特性,热压后可作无醛木材胶黏剂,属于国际首创全木质素基产品,价格低、环保性强,性能达国标且多数优于传统石油基含醛胶黏剂。

然而,技术从实验室走到生产线,却充满了坎坷。

首先,生物质原料“脾气”难以摸透。南北方玉米秆组分差异大,就算同一种秸秆成分也不稳定。用同一套工艺处理,产品性能时好时坏,没法稳定生产。2020年帅李回国前,学校团队曾攻关失败。

“不是做不出来,是没找对方法。”帅李偏要钻牛角尖。回国后带着学生从零开始。近一年里,实验室的灯光经常亮到后半夜,坚持做了近千次小实验,记录失败排查工艺漏洞。

“科研十次有九次失败。”帅李记得,一次提取实验崩了,木质素颜色却异常浅,团队没扔这“废品”,深挖异常的原因,最终优化出成熟工艺。

后来,技术在山东一家企业中试,要做家具板材胶黏剂。新问题又出现:工厂生产需“冷压”,可天然木质素常温下无黏性。帅李干脆扎进工厂,跟着工人盯生产线,摸透需求再改工艺。“实验室里的好技术,得落地能用才算真本事。”

终于,他的坚持有了回报。“温和提取”适配工业生产,团队还搭建“全组分利用”产业链:木质素产品分摊原料成本,以剩余纤维素残渣、半纤维素作“零成本原料”生产造纸材料或生物基化学品,为产业化铺路。

“高校研究常忽视成本,产业化更需要严格控制原料、试剂成本。我们须与企业紧密合作,在保证性能前提下优化工艺。”帅李说。他在上市公司两年工作的经历,让他深刻认识到校企合作的重要性。

但帅李团队创新不止于胶黏剂。他们知道,秸秆的价值远不止这些。

2024年我国无醛人造板产量达810万立方米,同比增长36%,但绿色家居缺关键材料撑场。他的杰青项目实现突破,即让木质素定向转化为高值化学品双酚化合物,效率比传统石化路线提高30%,成本降20%。由此,木质素从“废料”变成“宝藏”,对能源安全和“双碳”意义重大。

除此之外,近年来帅李团队在CO_2光还原、农林废弃物代塑领域成果丰硕。他们围绕“生物质+碳循环”布局,让生物质化工过程中产生的CO_2可收集作为原料并转化,提高生物碳利用率。团队还从秸秆中提取木质素制成环保代塑材料,力学性能良好,可做成U盘外壳、儿童玩具等。

2025年,团队在《Science Advances》发文,提出重组植物细胞壁将农林废料变防水耐磨且阻燃的复合代塑材料,后又在Cell旗下《The innovation》发表封面文章,厘清木质素高温“新缩合”机制,研发出新型双酚化合物。双酚以往依赖石油,如今用秸秆木质素替代,从而降低对石油的依赖,也推动木质素高值化。

“木质素潜力巨大。”帅李介绍,它是全球第二丰富有机物,年生成1500亿吨;2024年,我国秸秆产量约10亿吨;玉米秸秆中木质素含量达15%~20%,是“绿色宝库”。据贝哲斯咨询资料显示,2023年全球木质素市场规模达58.5亿元,2029年市场规模预计达92.28亿元,年增8.26%,应用覆盖多领域,全链条环保应用逐步落地。

“搞科研最在意什么?”面对提问,帅李指着实验室里的秸秆样品答:“不是发多少论文、拿多少专利。是真解决问题、解决真问题,让废料创造价值。”

这句话道破他做科研的初心,团队紧扣“双碳”目标,对生物质资源予以高效利用,减少对石油依赖,降低污染。针对我国东北、新疆等农业主产区长期用石油基塑料地膜污染土壤的现状,如今他们以秸秆、木材为原料,开发探索秸秆基可降解地膜,并进入前期研发阶段。 

从国外教职辞职扎根福建农林大学,帅李坦言:“国内生物质研究有优势,福建丰富林业资源是天然‘试验场’,科研投入与政策支持帮助科研人员专心搞研究。”

从科研新人成长为木质素领域领军者,帅李的行动印证了青年科学家的担当——在“无人区”闯绿色未来。 

责任编辑:林瑶
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