木质纤维素是地球上最丰富的可再生碳资源，有望替代石油做燃料、材料和化学品。然而，由于植物细胞壁的结构复杂性和异质性，木质纤维素天然具有顽抗性，这对其高效解构与全面增值构成了重大挑战。传统的预处理方法（如有机溶剂法、酸碱处理法）常引发木质素缩合、半纤维素降解等不期望的副反应。尽管这些方法能提高纤维素的可及性性，但它们大多遵循“以纤维素为中心”的模式，将木质素和半纤维素降格为低价值副产物或废物。这一局限阻碍了所有木质纤维素组分的协同高值转化，从而限制了生物质整体利用效率。此外，这些方法通常需要高温高压等苛刻条件，并产生有害废液。这些缺陷严重制约了它们在可持续、环境友好型生物精炼中的应用。因此，开发温和、高效且生态友好的分级分离技术势在必行。
低共熔溶剂（DES）被看作绿色预处理介质，靠氢键网络就能拆开木素和半纤维素的连接，条件温和、可调性强。但现有DES工艺有个绕不开的痛点：半纤维素衍生物会溶进溶剂里，让废液成分变得极复杂。如果要回收溶剂，就得稀释、萃取、蒸发，能耗极高；不回收的话，废液里积累的糖和木素碎片会让溶剂变黏、失效，最后还是变成危险废弃物，完全违背绿色化学的初衷。
针对这个问题，华南理工大学兰吴/刘传富团队与中国制浆造纸研究院、华南农业大学合作，在国际顶级期刊《Green Chemistry》发表最新研究成果：不折腾溶剂回收了，把废液本身变成资源。他们用天然来源的丙酮酸做氢键供体，配成新型DES，把竹粉拆成三部分，每一部分都找到去处，废液直接拿去做薄膜，真正实现了“吃干榨净”。
本研究设计了一种基于丙酮酸的新型低共熔溶剂（氯化胆碱/丙酮酸，ChCl/PyA），构建了“近零废弃”的竹材分级利用体系，同步实现三大目标：提升热解糖化效率、木素高值转化、以及预处理废液的直接升级回用。在温和条件（100℃，1小时）下，该绿色预处理可实现98%的选择性脱木素，同时保留92%的纤维素。分级得到的纤维素残渣经快速热解可转化为平台化合物左旋葡聚糖，产率达36%；提取得到的高反应活性木素可直接用于制备抗紫外防晒霜及芳香化学品。值得一提的是，富含木糖的废DES滤液无需经过高能耗纯化，直接作为添加剂掺入聚乙烯醇（PVA）中制备复合薄膜，既避免了有机废水排放，又省去了溶剂回收环节。所得薄膜力学强度和抗紫外性能显著提升，虽当前配方亲水性较强，更适合干燥场景应用，但为废液资源化提供了全新范式。
图1. DES预处理对竹材组分分离的效果。(a) 竹材原料和预处理残渣的固态产率及化学组成。(b) 纤维素保留率、半纤维素去除率和脱木质素效果分析。(c) 各种超临界流体萃取剂（DES）的分离效率。(d) 各种DES的Kamlet-Taft参数。
图2.预处理前后竹材的热重分析。（a,c）TG曲线（b,d）DTG曲线
图3.预处理残渣的快速热解产物分布。(a) 使用PyA-DES在1小时内预处理温度的影响，(b) 在恒定140°C下使用不同DES进行1小时预处理。
图4. 预处理参数与左旋葡聚糖产率的关联机制。(a) 不同理化特性对葡萄糖醛酸产量的皮尔逊相关性分析。(b) 半纤维素、木质素和AAEM去除效率与葡萄糖醛酸产量之间的相关性。
图5. 再生木素的2D-HSQC核磁共振结构表征。
图6. 再生木素的高值应用潜力。（a）WS-AD用于墙体保温、MWS-AD用于屋顶辐射制冷的节能示意图。（b）不同模型的年冷却能耗节省率。（c）中国34个城市的冷却能耗与节能潜力。（d）北京和香港全年日冷却能耗变化。（e）区域年冷却节能分布。
图7. 废滤液制备PVA复合薄膜的性能。(a) 木糖转化率与产率。(b) 废DES滤液制得塑料的示意图。(c) FT-IR曲线。(d) UV-vis透射光谱曲线。(e) 塑料薄膜的拉伸应力-应变曲线。
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图8. 百克级竹材质量平衡与过程绿色度评估。
【总结】本研究没有走“先回收溶剂再处理废物”的老路，而是把整个流程里的每一股物料都安排得明明白白：竹纤维做热解糖、木素做防晒、废液做功能膜，实现真正的生物炼制闭环。下一步团队还将开展生命周期评价（LCA）和技术经济分析，同时优化薄膜的耐水性和迁移安全性，让这套策略真正从实验室走向工厂。