甘蔗渣是制糖工業(yè)的主要副產(chǎn)品,是甘蔗機(jī)械壓制后所剩的主要部分,屬于農(nóng)業(yè)固體廢棄物。研究表明,甘蔗渣中纖維素為32%~48%、半纖維素約為19%~24%、木質(zhì)素約為23%~32%、其它約為4%。甘蔗渣是一種取之不盡、用之不竭的可再生資源。多年來,甘蔗渣越來越受到眾多學(xué)者的關(guān)注,對(duì)其做了很多的應(yīng)用研究工作。
1.甘蔗渣造紙
甘蔗渣是一種良好的制漿造紙?jiān)希嵩壳耙殉蔀閺V西造紙的主要原料之一。甘蔗渣中纖纖素約為32%~48%,利用蔗渣纖維素不但可以生產(chǎn)包裝紙、瓦楞紙、有光紙、衛(wèi)生紙外,而且還可以利用蔗渣漂白化學(xué)漿摻配一定數(shù)量的長(zhǎng)纖維制造各種高檔文化與生活用紙,如涂布紙、復(fù)印紙、雙膠紙、高級(jí)衛(wèi)生紙、餐巾紙等。
2.利用甘蔗
渣生產(chǎn)紙碗 南大(浙江)環(huán)保科技集團(tuán)有限公司是一家生產(chǎn)環(huán)保紙碗的企業(yè),其產(chǎn)品包括方便面碗、冰淇淋杯、牛奶杯和便當(dāng)盒等。其生產(chǎn)原料是一種可替代木漿材料的資源——甘蔗渣。把甘蔗渣變成原紙,再變成碗之類的產(chǎn)品,這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)地在我國(guó)甘蔗糖主產(chǎn)區(qū)廣西。甘蔗渣造紙這項(xiàng)技術(shù)雖然不是特別新,但經(jīng)南大公司新研發(fā)的技術(shù)可使甘蔗渣生產(chǎn)原紙的成本要比全木漿原紙節(jié)省30%,紙的外觀和質(zhì)感比以前也大有提升。
3.制備具有功能性的蔗渣纖維素衍生物
蔗渣纖維素通過酯化,醚化,接枝共聚或溶解再生,可以得到具有一定用途的蔗渣纖維素功能材料。再生是纖維素改性的一種重要手段。再生纖維素膜是一種十分有途的高分子膜材料,可作為血液透析膜、食品保鮮膜等。
4.制備微晶纖維素
微晶纖維素是天然纖維素經(jīng)稀酸水解至極限聚合度的可自由流動(dòng)的極細(xì)微的短棒狀或粉末狀多孔狀顆粒。顏色為白色或近白色,無臭、無味,其顆粒大小一般在20~80微米,極限聚合度在15~375;不具纖維性而流動(dòng)性極強(qiáng)。不溶于水、稀酸、有機(jī)溶劑和油脂,在稀堿溶液中部分溶解、潤(rùn)漲。在羧甲基化、乙酰化、酯化過程中具有較高的反應(yīng)性能。
傳統(tǒng)的由甘蔗渣制務(wù)微晶纖維素利用無機(jī)酸(鹽酸、硫酸)作為催化劑,但使用強(qiáng)酸作為催化劑,對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。此外,含酸廢液的排放對(duì)周圍環(huán)境造成污染。在環(huán)境日益惡化的今天,用強(qiáng)酸作催化劑水解天然纖維素制備微晶纖維素產(chǎn)品,已不符合時(shí)代發(fā)展的要求。水作為自然界最常用的綠色介質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。以超(近)臨界水為介質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的研究引起了人們的極大興趣,開展了許多卓有成效的工作。
5.甘蔗渣制備人造地板、復(fù)合材料
甘蔗渣生產(chǎn)人造板是目前利用甘蔗渣最直接最有效的途徑,其加工的方向?yàn)橹忻芏壤w維板和刨花板。我國(guó)是少林缺樹的國(guó)家,人均擁有木材為世界平均水平的1/6,是世界上第二大木材進(jìn)口國(guó)。利用甘蔗渣生產(chǎn)人造板代替木材是一個(gè)很好的選擇。我國(guó)利用蔗渣生產(chǎn)人造板始于20世紀(jì)80年代。人造板可分為纖維和碎粒板兩種,用蔗渣制纖維板在我國(guó)已有較長(zhǎng)的歷史,而以蔗渣為原料制造碎粒板則是近幾年才發(fā)展起來的。蔗渣人造板按其密度可分為3類:低密度板,密度為0.3g/m2~0.59 g/m2;中密度板,密度為0.59g/m2~0.8 g/m2;高密度板,密度為0.8g/m2~1.0g/m2。中密度纖維板(簡(jiǎn)稱MDF)是當(dāng)今世界人造板發(fā)展的趨勢(shì),這是由于它的性能很似木材,又勝于木材。它不但可以木材作為原料,而且能以一年生的植物纖維如甘蔗渣、秸桿等作為原料。中密度纖維板容重輕,強(qiáng)度高,握釘力強(qiáng),板面涂飾性能好,表面光滑,板邊密實(shí)無需封邊,還適合鋸切、拉槽、鉆孔、雕刻及車制成品機(jī)械加工。因此,它是現(xiàn)在人造板中用途最廣的板材,是高中檔家具、建筑、家用電器、包裝、樂器、縫紉機(jī)臺(tái)板、車船及房屋內(nèi)裝修的最佳用材。
6.利用甘蔗渣制備吸附材料
(1)制備活性炭。活性炭是一種粉末狀或顆粒狀的黑色固體,是從含碳物質(zhì)中經(jīng)過炭化和活化等工序處理后,所制得的一種具強(qiáng)吸附作用的炭。活性炭在一般溶劑中不易溶解,它具有非常發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu),因此具有極強(qiáng)的吸附能力,現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、化學(xué)工業(yè)、食品加工、濕法冶金、藥物精制、軍事化學(xué)防護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)以及人們?nèi)粘I畋夭豢缮俚漠a(chǎn)品。甘蔗渣作為富含有機(jī)質(zhì)的一種副產(chǎn)物,能夠利用其制取活性炭。國(guó)外學(xué)者將甘蔗渣經(jīng)過酸浸泡活化后,在600~700℃溫度下炭化,可制得性能較好的活性炭,并利用所制得的活性炭對(duì)城市垃圾滲濾液進(jìn)行吸附處理,發(fā)現(xiàn)對(duì)腐殖酸有較好的去除效果。
(2)制備重金屬離子吸附劑。廢水重金屬的排放帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染,對(duì)重金屬污染的治理一直以來受到工業(yè)界與學(xué)術(shù)界的重視,脫除離子的主要方法很多,如沉積、離子交換、膜過濾、電離、活性炭吸附等,但成本較高。農(nóng)業(yè)廢棄物(蔗渣、稻草、鋸末等),通過對(duì)它們進(jìn)行改性制備離子吸附劑,可以提高其應(yīng)用價(jià)值,減少污染以及這些殘留物帶來的處理問題。
7.甘蔗渣制備生物乙醇
隨著改革開放不斷深入發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的加快,我國(guó)國(guó)民收入增加,生活水平顯著提高。汽車等交通工具也逐漸進(jìn)入了百姓家,但隨之而來的燃油消耗的增加。地球上石油是不可再生資源,總有一天會(huì)消耗盡,因此,需要開發(fā)可替代產(chǎn)品來應(yīng)對(duì)這一天的到來。目前,用木質(zhì)纖維素發(fā)酵生產(chǎn)燃料酒精的研究已經(jīng)成為全世界研究的熱點(diǎn)課題之一。甘蔗渣富含豐富的纖維素,半纖維素和木質(zhì)素,可以通過將甘蔗渣預(yù)處理,糖化,發(fā)酵工序制備生物質(zhì)乙醇。最大的甘蔗生產(chǎn)國(guó)巴西因石油短缺,20世紀(jì)后期就開始把目光投向該國(guó)豐富的甘蔗資源,投資39.6億美元的巨額資金實(shí)施了“生物能源計(jì)劃”。巴西建立糖酒聯(lián)產(chǎn)機(jī)制,開發(fā)蔗汁直接生產(chǎn)燃料乙醇工藝。目前,該國(guó)有2/3的甘蔗用來生產(chǎn)燃料乙醇,已經(jīng)有燃燒純乙醇的車輛投入使用,擺脫了石油長(zhǎng)期受制于人的局面,被譽(yù)為“綠色能源之國(guó)”。日本3家公司建成一個(gè)新型的擁有最先進(jìn)設(shè)備的酒精廠。他們將蔗渣粉碎,然后用產(chǎn)生纖維素酶的細(xì)菌處理,將纖維素分解為糖,再用固定化酵母連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)酒精。每天利用720kg甘蔗渣可以生產(chǎn)200L的酒精。
8、甘蔗渣液化制備聚氨酯材料
甘蔗渣一個(gè)新的應(yīng)用方法就是對(duì)其液化,制備甘蔗渣多元醇,進(jìn)而制備聚氨酯材料。甘蔗渣含有大量的木質(zhì)素、纖維素等多羥基成分,因此具備制備多元醇的條件。
9、其它應(yīng)用
生產(chǎn)畜牧飼料。甘蔗渣一般含水分10%-20%,木質(zhì)素約20%,可給反芻動(dòng)物消化的主要部分包括纖維素和殘留的糖分,作適當(dāng)處理甘蔗渣可提供高達(dá)20%的反芻動(dòng)物食糧,但必需對(duì)甘蔗渣進(jìn)行處理,防霉、切碎和加入部分糖蜜等,甚至進(jìn)行氨化處理,使甘蔗渣中難以被動(dòng)物消化的纖維素、木質(zhì)素分解,利于動(dòng)物的消化吸收。
畜牧飼料