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林产化学工业是指将森林植物资源经过化学或生物技术加工,生声出国民经济和人民生活所需要的各种产品。
林产化学工业是以可再生的木质和非木质森林产物为原料。经化学和生物技术加工、生产各种国民经济发展和人民生活所必需的产品。我国的林产化学工业按使用原料不同可分为2大类。
1.木质纤维原料的化学利用
木质纤维原料的化学利用主要利用木材的3大组分,即纤维素、半纤维素和木质素。目前的主要产品是,木浆和纸产品、木质素磺酸盐、糠醛、木糖和木糖醇、低聚木糖、木炭和活性炭、能源产品,包括木煤气、成型燃料以及直接燃烧(在木浆厂和糠醛厂均利用加工残渣燃烧提供所需能源)等。从学科领域来看,主要为木材制浆、木材水解和木材热解。
在木材水解方面,20世纪6o年代,我国曾大力开展木质原料水解制酒精和酵母研究,先后开展了木材稀酸、浓硫酸水解以及机械化学法水解等多种工艺的研究,并曾在黑龙江建设年产4 000吨酒精及相应的饲料酵母和干冰的南岔木材水解厂。近年来在木质纤维原料爆破法预处理、纤维素酶解、戊糖己糖同步发酵方面也都进行了不少工作。在戊糖利用方面,我国目前有200余家糠醛厂,生产能力超过30万吨。2004年产糠醛20余万吨,占世界产量的三分之二以上,是世界上最大的糠醛生产和出口国。同时,以糠醛为原料生产糠醇、呋喃树脂、四氢糠醇、四氢呋喃和聚四氢呋喃等一系列产品均已工业化,在国际上具有重要的地位。在木糖和木糖醇生产方面也已有多家生产厂,具有丰富的生产经验。
在木材热解方面,我国发展较快的为活性炭生产及其工艺设备和产品开发,已成为世界上最大的活性炭生产国。此外,近年来随着国家对生物质能源的重视,对各种裂解工艺和炉型、生物质气化、成型燃料等也都有广泛的研究和工业化生产。此外,在木质素利用方面,我国林化工作者也先后开展了大量工作,包括木质素热解制活性炭,木质素磺酸盐的生产和开发利用,木质素直接燃烧技术等。
2.非木质林业原料的化学利用
非木质林业原料的化学利用主要利用存在于原料中的各种天然有机产物,如萜类化合物、生物碱、黄酮类化合物、多酚、脂肪酸、多糖及其它天然化合物。目前的主要产品为松香、松节油、植物单宁、紫胶、桐油、芳香油、生物活性提取物及其深加工产品等。在松脂化学加工方面,我国年产松香50多万吨,是世界上最大的松香生产国,并已工业化生产一系列松脂深加工产品,广泛应用于各工业部门。从非木林产品,如松节油、松香、五倍子等提取天然化学品,再进一步合成各种化工产品也有了很大的发展。
1.加强创新研究,开发深加工产品是进一步发展我国林产化学工业的关键
我国林化资源极其丰富,应用面广。但是大多数资源仅粗加工就低价值应用,或者原料出口,换取低额外汇,有的资源甚至还没有开发利用。所以在今后市场竞争中林产化学工业能否进一步发展壮大,取决于能否将这一资源优势尽快转化成经济优势,产生显著的经济效益。如近年来我国出口银杏叶一吨仅1000美元,粗加工得到的提取物,也仅5000美元/t,如果能进一步深加工成药用制剂出口,则价值高达10×104美元/t, 比原料价格提高了100倍,单银杏叶一项每年就可以增加经济价值20×108~40×108元。同样,我国松脂也具有资源优势,但是目前松脂资源利用率仅1/3。创新开发深加工产品,扩大橙脂资源利用,才能保证松脂产业持续发展。活性炭进一步深加工,在超导、微电子器件、高能量密度物质的存贮,抗癌药物缓释剂等高新技术领域应用,将会给活性炭产业带来全新的面貌。目前临床应用的紫杉醇、喜树碱、美登素、苦杏仁苷等抗癌药物,杜仲、槐米芦丁、龙脑等治疗心脑血管病药物,单宁酸及衍生物的抗艾滋病毒药物都来自于树木提取物,至1998年,我国出口到美国的天然植物提取物有100多种,价值仅4×108美元。如果进一步深加工制成药物制剂再出口,则经济价值将增加百倍,千倍,甚至万倍。所以坚持创新,不断开发具有自主知识产权的深加工产品,井降低成本,开拓国内外市场,进一步提高经济效益和出口刨汇能力,保持在激烈竞争中不断壮大,持久不衰,是发展林产化学工业的关键。
创新研究,必须通过多种渠道,包括国际合作,增加科研投人,组织多学科协作,从政策上、经济上支持水平高、难度大的新产品研制工作。同时,要加强应用基础研究,尤其是催化机理和反应机理的研究,以提高反应得率,改进产品质量,增加经济效益。
2.推进林产化工企业向大型化发展,是进一步发展我国林产化学工业的另一个关键
我国林产化工企业与国外先进水平相比,数量多、规模小、效益差、资源破坏严重。而国外经济发展证明中小型企业在激烈的市场竞争中是难以生存的,一个行业的发展,没有企业问联合,就不可能形成规模优势和竞争优势。如日本松香企业通过兼并,形成荒川,东邦,播磨三大公司控制日本市场,开发的深加工产品各有倜重、各具特色。既减少不必要竞争,又保证经济利益。所以我国林产化学工业要进一步发展的另一个关键是必须实现大集团战略,使企业优胜劣汰,并根据资源分布、交通能源、工业基础和技术力量等条件.选择少数技术力量较强,管理水平较高的生产厂给予必要的经济和技术扶持,鼓励它们与科研院所结台,促进其产品上规模、上技术、上效益,形成拳头产品,成为骨干企业。
由于我国林化资源、加工能力及技术力量的分布很不均衡,所以林化企业的地区布局既要考虑资源产地的利益和经济发展需要,更要坚持优化结构,以整体利益为重的原则,确保采用高新技术开发的骨干企业的原料供给和生产能力的充分利用。为了避免重复建设,必须从区域特点出发,各有侧重,定向发展,形成不同技术走向的产品系列,达到林化企业整体发展的目的。
林化企业还要加强营销队伍,在国内外建立销售网点,迅速反馈市场信息,实现科工贸良性循环,促进林化产品向产业化、规模化和国际化方面发展。
3.木材制浆造纸将逐步成为林产化学工业的支柱产业
木材制浆造纸一直是发达国家林产化学工业的支柱产业,在国民经济中占有重要地位。我国年产纸浆超过2 000×104t, 已成为世界第三纸浆生产大国。但是人均纸耗还很低,每年仅27kg,远低于世界平均水平(48kg),发达国家则达200kg以上,经预测,2010年我国纸浆需求量约为3 400×104t。由于我国缺乏森林资源,造纸工业主要以草浆为主,木浆产量不到纸浆总产量1/10,每年进口木浆及纸产品1 000×104t以上,达40×108美元。20世纪80年代我国提出“林纸结合”以来,发展林业造纸,走林纸一体化道路已成为林业和造纸行业的共识。随着小草浆厂因环保问题日益突出而逐步关闭,发展木材制浆已成为当务之虑,给我国林产化学工业发展带来极好的机遇,也将对林产化学工业结构产生根本的影响。到2050年,若我国人口为15×108t,人均纸耗达目前世界平均水平即48kg计,则纸产品总需求量6 000×104t,纸浆需求量达5 000×104t,如其中木浆需求量以20%计,则需木材3000×104~6000×104m3。
为了适应我国木浆造纸工业的发展,必须大力开展造纸用材林基地建设和定向培育研究。开展不同树种制浆造纸适应性综台评估,并对引进技术消化吸收。同时,对废液的综合治理和浮油的综合利用技术也要加强研究。为在21世纪调整林产化学工业结构。进一步发展林产化学工业,满足国民经济发展和人民生活需要作好准备。
4.开发木质(生物质)能源将是我国韩产化学工业一个重要内容
能源是各国经济和社会发展的重要物质基础。随着经济和社会的发展,对能源的需求也会不断增加,但是目前的主要能源——石油、天然气和煤炭不能持久地支撑这种需求。同时,现有的化石燃料的燃烧也造成日益严重的环境问题,因此迫切需要开发可再生能源,这是解决世界能源问题的一项战略措施。木质(生物质)能源最大特点就是可再生性。它是一种可以同环境协调发展的能源。因为它在生长过程中需要吸收大量C02,所以利用生物质能源会减少地球上CO2的净排放量,有助于减轻温室效应。同时,生物质能源的开发和利用具有分散性和规模不大的特点,基本建设投资少,有利于为农村和边远山区提供廉价能源。目前生物质能源已占世界总能源消耗的14% ,其中薪材占6%。在发展中国家的总能耗中分别占有38%和18%。发达国家过去把生物质能看作是“穷人的燃料”,现在则看作是对环境、社会有利的能源,重视对它的开发利用。近几年,奥地利、瑞典、丹麦、芬兰、法国和美国等国家生物质能在总能耗中比例增加得很快。奥地利建立木材剩余物的区域供电站,使生物质能在总能耗中由2% ~3% 增加到1991年的10%,计划在本世纪末增加到25%。美国还重视林产品制造厂利用自身的木材剩余物转换成热能和电能,来达到能源的自给或部份自给。
生物质能源在我国已有几千年历史。目前农村65%的能源来自生物质能源,其中薪炭林消耗占农村总能耗29%。我国有9亿农村人口,每年耗用薪材2.2x108t,秸杆2.7×108t。在80年代林区职工年耗薪材5 000×104m3,与年产商品木材量5 000×104m3持平。由此说明,木质(生物质)能源的利用对我国人民生活和生产都有重要影响,但是目前我国生物质能源利用大多还处于低级阶段,耗用资源过大。如薪炭林目前有36x104hm2,年生长量约1 8x108t,而实际采伐量达2.2×108t,破坏森林资源,造成水土流失,影响生态平衡。为了大力使用生物质能源,提高使用效率,我国在生物质能源的加工转化方面已进行一定的工作,取得可喜的成绩。如将木屑、树皮、刨花等物料在一定温度和压力下加工成不同形状和密度的压缩型燃料,有利于提高热效率。将木质原料在高温下气化,转化成可燃性木煤气。今后要继续开发高教的生物质能源和转换技术,如生化技术、流化床技术、发电技术和液化技术等,并扩大规模,加强综合利用,将生物质能源的开发利用纳人国家能源建设规划,集中支持一批优先发展的项目,进行示范推广,组织产业化建设, 以加速我国生物质能源发展。