图 木质素炼制的：（A）碳碳键断裂路径；（B）工艺流程
在国家自然科学基金项目（批准号：52206236）等资助下，东南大学能源与环境学院的肖睿和骆治成教授、中国科学院福建物质结构研究所刘冲副研究员与荷兰埃因霍芬理工大学埃米尔·汉森教授团队合作，在木质素基零碳燃料研究方面取得进展。相关成果以“碳碳键断裂的木质素炼制（Carbon-carbon bond cleavage for a lignin refinery）”为题，于2024年1月11日发表在《自然•化学工程》（Nature Chemical Engineering）杂志上，论文链接：https://www.nature.com/articles/s44286-023-00006-0。
生物质能是典型的可再生能源。相较于纤维素，木质素结构更加复杂，由碳氧和碳碳键无序连接而成，因此高效转化为高价值燃料面临重大挑战。当前研究侧重于容易断裂的碳氧键，但由于剩余的碳碳键键能高且惰性强，导致目标环烷烃产物收率较低。为此，该团队提出了一种温和的定向断裂工业废弃木质素的方法，通过构筑金属-分子筛双功能催化反应体系，实现不同种类碳碳键的选择性裂解，最高的环烷烃和芳烃（汽油和航油组分）收率达到54%（图A）。以每天处理2000吨木质素的木质素炼厂为例，技术经济性分析表明每汽油加仑当量的最低航空煤油销售价格仅为1.51美元；当工厂运行寿命为20年时，内部报酬率为23%，6.6年可回本；全生命周期表明每MJ能量单位的温室气体排放量仅为0.47g（图B）。该研究提出的金属-分子筛串联催化反应体系为木质素基零碳燃料的高效制备提供了新的思路。