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張健1,2，胡檸檬2，孫向前3，陳佳靜2，何亮1,2，關清卿1,2，陳冬1，楊世波1
（1.昆明理工大學化學工程學院，云南昆明650500；2.昆明理工大學環境工程學院，云南昆明650500；3.云南師范大學能源與環境科學學院，云南昆明650500）
摘要：隨著社會經濟的不斷發展，能源消耗也逐漸增大，尋找、開發可替代的清潔能源成為當前研究的熱點。在眾多的清潔能源中，生物質能是一種廣泛存在于禾草類、木材、藻類、動物油、廢棄油脂和其他微生物油脂等有機生命體中的可再生能源。然而，由于這些生命體中所攜帶生物質能的主要物質組成各異，在采用物理、化學以及生物的方法進行生物質能源的提取時，往往會因為所研究或處理的生物質資源的不同而造成生物質能的轉化效果差異性大。因此，厘清在生物質能提取過程中各轉化條件下（溫度、壓力、時間、催化劑、介質體系等）各類生物質有機大分子（纖維素、半纖維素、木素、油脂等）的轉化效率，對我們選擇合理的轉化路徑是至關重要的。基于此，本文首先綜述了生物質原料的主要化學組成，然后針對這些典型生物質化學成分進行相應生物質能轉化路線的介紹和功效分析，最后，對于其中頗具應用前景的超臨界流體下的生物質能轉化技術進行重點研究，以期為超臨界流體中各類生物質資源的高效能源化轉化過程的工業化應用提供智力支持。
近年來，化石燃料的過度開發以及在其使用過程中帶來的一系列環境污染問題，促使科研工作者致力于尋找、開發新的可再生能源以代替傳統的化石能源[1]。目前，可再生能源主要包括風能、水能、太陽能以及生物質能等[2]。其中，生物質能作為全球僅次于煤炭、石油和天然氣（均是化石能源）的具有物質性生產能力的唯一可完全替代石油制備相應石化衍生品的能源，因其可實現物質循環，促進農、林和畜牧業發展且有利于生態環保等優點，目前已成為各國能源、化工、環境以及材料等科研領域的研究熱點[3]。根據國際能源機構（International Energy Agency，簡稱IEA）對生物質（Biomass）的定義，其主要是指直接或者間接通過光合作用而形成的各類有機生命體（包括所有的動植物和微生物）[4]。生物質能指的是生物質體內貯藏的化學能，采用一定的物理、化學或生物的手段將其提煉并轉化為人們所能直接利用的氣、液或固態燃料[5]。據統計，我國每年產生的農業廢棄物-秸稈的年產量約為7億t，其中三成用于還田、二至三成直接用于農村生活燃料、一成左右用于制備飼料和紙張，剩余的均處于浪費狀態；我國肉類加工場年產廢棄物共1.5億t；林產加工行業年產林木廢棄物0.5億t[6]。經核算，包括人畜糞便在內，上述生物質廢棄物所包含的生物質能總量約為7億t標準煤[7]。由此可見，高效地提取、利用這些生物質體內貯藏的生物質能，對于緩解當前我國的化石能源短缺是十分有利的。
為了有效地將貯藏在動植物、微生物體內的生物質能采用合適的方法提煉出來，首先需要了解各類生物質的組成、結構和性質，然后根據生物質的主要化學組成和性質來選擇合適的轉化路徑。
因此，本文首先總結了當前主要的生物質原料的組成、性質；然后針對具體的轉化方式進行了簡要概括；最后，針對具有廣泛應用前景的超臨界水熱/醇熱體系下的生物質能的轉化技術進行了詳細介紹，以期為多種生物質的超臨界體系下的能源化轉化提供智力支持。
1生物質的物化性質
目前來說，生物質能主要可從農業廢棄物、林業廢棄物、水生植物、生活垃圾及人畜糞便等各類物資中提取。這些生物質資源的主要組成包括纖維素、半纖維素、木素以及油脂等等天然有機物[8]。其中，纖維素、半纖維素以及木素是構成植物纖維細胞壁的主要成分；油脂則來源于動物、植物以及部分藻類生物體[9]。
纖維素（Cellulose）是自然界中儲量最大的一種天然多糖（約占植物體的50%），是木材（如馬尾松、楊木、桉木等）和非木材（稻麥草、甘蔗渣、竹子等）以及半木材（棉桿）等高等植物細胞壁的主要成分[10]，是由D-葡萄糖通過β-1,4-糖苷鍵連接而成的大分子多糖[11]。與纖維素不同，半纖維素由包括葡萄糖單元在內的多種糖單元縮聚而成，聚合度普遍較小，且含有大量的支鏈，主要是作為細胞壁的粘合劑[12]。纖維素和半纖維素大分子間和分子內部均存在著大量的氫鍵，在提取該類生物質能時需要首先破壞其氫鍵，因此往往需要消耗大量的能量投入[13]。與纖維素相比，半纖維素分子量較小、支鏈較多，因此其能源化轉化壁壘相對較小。
木素作為植物界中第二大類天然高分子，主要作為植物體細胞壁的填充、粘結和防腐劑[14]。據不完全統計，全球木素的年產量約為500億t[15]，因此將其充分地開發利用對于全球的能源危機和環境問題的解決和改善具有重大意義。雖然不同種類植物中的木素含量有一定差別[16]，但是對于所有植物體來說，組成其木素的基本結構單元均為以下三種苯基丙烷有機骨架，即愈瘡木基丙烷（G型）、紫丁香基丙烷（S型）和對羥苯基丙烷（H型）。木素大分子的結構十分復雜，且官能團（如苯基、酚羥基、甲氧基、烷羥基、醚鍵、碳碳鍵等等）繁多，這也是其可以作為化石能源的替代物用于多種化石衍生產品制備原料的直接原因[17]。此外，其結構的復雜性也造成了以其為原料制備生物質能時，所得產物的復雜性以及轉化過程的困難性。
此外，植物油（占油脂總量的70%）、動物油、廢棄油脂或微生物油脂也屬于生物質[18]，是制備生物柴油的主要原材料。不管何種來源，自然界中的油脂均是由一分子甘油與三分子高級脂肪酸經脫水形成的甘油三酯類化合物[19]。直接將油脂作為燃料用于內燃機時，其黏度大、揮發性低、流動性差等缺點會導致內燃機缸體以及噴油嘴積碳，嚴重損害內燃機工作和使用壽命[20]。為了克服這一缺點，早在1983年，美國科學家Craham Quick就將油脂與甲醇進行酯交換得到了脂肪酸甲酯，并成功代替石化柴油進行了柴油機的驅動實驗（柴油機可正常工作1000h）[21]。與石化燃料相比，由天然油脂制備的生物柴油不僅具有和石化柴油相似的燃燒特性，而且其硫元素和芳烴類物質更是遠低于石化柴油，因此燃燒時排放的廢氣的毒性將大大降低[22]。
2生物質能的轉化途徑
由于生物質原料種類繁多，結構復雜，在提取其貯藏的生物質能時，往往需要采用一定程度上的化學、物理或生物的方法首先將生物質資源降解、轉化后才能得到可被利用的生物質能[23]。目前來說，生物質能的主要轉化工藝可分為甲烷化轉化（純生物法）、制備燃料乙醇（生化聯合處理法）、熱化學處理轉化制備熱能、合成氣、液化油等和生物柴油制備等四大類方法[24]。具體如下：
2.1甲烷化轉化
甲烷化轉化法制備生物質能主要是指在厭氧條件下，使用相應的微生物對生物質原料進行處理，使其中的有機物在無氧條件下進行分解并產生甲烷氣的方法[25]。厭氧發酵產甲烷的現象最早在廢水處理廠和垃圾填埋場中被人們所發現。厭氧發酵產氣過程可被分為四個階段，具體為：目標有機質首先被水解為單糖、氨基酸以及短鏈脂肪酸；然后經酸化轉化為乙醇、丙酸、乙酸、乳酸等過程中間體以及代謝產物——二氧化碳；在后續乙酸化階段，其被進一步轉化為乙酸和氫氣、二氧化碳；最后，在嗜氫產甲烷菌和嗜乙酸產甲烷菌的作用下，將氫氣/二氧化碳（<30%）和乙酸（~70%）分別轉化為甲烷[26]。厭氧法發酵過程能耗較低、資金投入少。然而，整個過程中，發酵時間長、且處理時微生物代謝消耗的能量大，導致生物質被大量轉化為代謝所需能量而被消耗，進而造成生物質能的轉化效率大大降低，限制了該工藝過程的工業化應用。
2.2制備燃料乙醇
燃料乙醇是指以生物質為原料通過化學預處理聯合生物發酵的方式將生物質蘊藏的化學能轉化成作為燃料用的乙醇（又叫生物質乙醇）。其可經變性后以一定比例添加到汽油中制備可驅動汽車內燃機工作的乙醇汽油[27]。按照目標生物質種類的不同，燃料乙醇制備技術可分為以淀粉為主的多糖生物質（如陳化糧）作為原料的第一代燃料乙醇制備技術，以及以木質纖維素（纖維素含量高，難以發酵降解）為主的第二代燃料乙醇制備技術[28]。目前，采用陳化糧等生物質制備燃料乙醇的發酵技術已經很完善，也已進入市場化運行階段。但是，陳化糧發酵制備乙醇僅僅是為了解決國家儲備糧食浪費，實現其資源化利用的問題；為保證制備大量的燃料乙醇，且實現不與人、畜爭糧，不與民爭地的局面，今后我國將針對以木質纖維素為原料的第二代燃料乙醇制備技術進行研發和產業化推廣[29]。
2.3熱處理轉化
熱處理技術替代時可以克服生物質在發酵過程中存在的轉化時間長、轉化效率低的缺點[30]。如圖1所示，根據空氣的參與量，熱處理主要可分為三大轉化途徑，即過量（充足）空氣下的燃燒過程、部分空氣參與下的氣化過程以及無空氣參與轉化的熱裂解（干法）與水熱液化（濕法）過程[31]。具體如下：
2.3.1燃燒
富氧狀態下的生物質燃燒產熱能的過程在人類發現火種以來已經有上千年的利用歷史，是指將生物質原料風干后直接在空氣中進行燃燒使生物質所含的化學能轉化為熱能的過程[32]。然而，生物質的氧含量較高（熱值較低）且密度較小，在現代工業中，不可能進行長距離運輸以作為燃料使用。為解決生物質燃料密度低的缺點，已有許多科研人員和企業主進行了生物質成型燃料的研究和產業化推廣[33]。生物質成型燃料主要指的是以農林廢棄物為主原料，經物理粉碎、擠壓、烘干、冷卻等工藝制成的高密度壓縮成型燃料。該燃料具有熱值高、燃燒充分、便于運輸等優點，目前正處于推廣階段。
2.3.2熱裂解
熱裂解主要是指在缺氧或低氧環境下對干燥的生物質進行加熱處理使其中的有機大分子物質（如木素、纖維素、半纖維素等）轉化成低碳鏈的小分子化合物，如揮發酚類、醇類生物油或者合成氣以及生物質焦炭等的過程[34]。熱裂解法制備出的生物油的密度高且易于儲存和運輸，可作為石化燃料的替代品[35]。熱處理過程雖然可以克服發酵產生物質能效率低下的缺點，但是在熱裂解之前，往往需要將新鮮的自然狀態下的生物質（含水量很高）進行預先脫水干燥處理[36]。因此，在預干燥階段會投入大量的能源，從而提高了生物質能的轉化成本，限制了工業化應用范圍。
2.3.3液化
液化指的是在一定的溫度和壓力下（如亞/超臨界環境）、在無氧環境中（氣氛為氫氣、氮氣等）將復雜的生物質大分子與溶劑（水、甲醇、乙醇、乙二醇等等）混合后在催化劑協同作用下制備出相應的液化油類產品的過程[37]。與此同時，液化過程中還伴隨著少部分氣體（如二氧化碳、一氧化碳等）以及固體剩余物（液化半料、生物炭等）等副產物的生成[38]。與熱裂解類似，生物質在液化過程中首先被降解為有機小分子物質（果糖、葡萄糖、木糖以及相應寡糖、有機酚類小分子碎片等等），整個過程包括水解、解聚、脫水、加氫、脫氧、去芳構化等等化學反應。液化后，以纖維素、半纖維素以及木素為代表的生物質原料被轉化為乙醇醛、羥甲基糠醛、乙酰丙酸、γ-戊內酯、雜酚油等等[39,40]。
生物質在亞/超臨界體系下的催化液化過程中，溶劑常常扮演著重要的角色[41]。一般情況下，溶劑不僅僅起到反應載體的作用，而且也可作為反應物參與液化[42]。其中，在亞/超臨界水體系中液化時，由于天然生物質含水量特別高，以水為溶劑時，既不需要外加水源而且也不需要對濕原料進行干燥處理，進而大大降低了能耗，從而有利于該生物質能轉化技術的工業化推廣[43]。對于以甲醇、乙醇等醇類溶劑為主的液化轉化工藝，由于溶劑的臨界溫度和壓力比水的更低，因此能保證在較溫和的條件下將生物質原料進行降解，能耗相對較低。此時，所得液化油中的有機組分的分子量相對較大，且包括溶劑在內的液體混合物可不經過分離而直接作為液體燃料或與石化汽油混合使用，進而避免了后期分離和使用成本的增加。
2.3.4氣化
氣化轉化主要是指在較高溫度下直接將生物質催化轉化成H2、CH4、CO等可燃氣體以及CO2的過程[44]。生物質的氣化轉化過程主要可分為三個階段，即：脫水干燥（去除游離水和內結合水）、熱降解（轉化為揮發性有機小分子）以及氣化（轉化為H2、CO、CH4和小分子烴類等氣體）[45]。與熱裂解和液化類似，氣化技術也是將低質量和能量密度的生物質轉化為能量密度大的便于運輸的氣體燃料的生物質能轉化方法[40]。然而，焦油含量高（積碳、阻塞管網、使催化劑失活，污染環境且生物質利用率較低）、產氣熱值低、經濟效益較低且存在二次污染等瓶頸問題制約著生物質氣化技術發展[46]。為了提高生物質氣化效益，有關人員現已開發出緊湊型UNIQUE氣化、多級氣化以及與熱電聯產的生物質氣化工藝[47]。與此同時，科研人員還在對新型氣化技術（如等離子氣化、超臨界水氣化等）進行深入且卓有成效的研究，以期能開發出更為清潔、高效的生物質氣化轉化產能技術體系[41,48]。
2.4生物柴油制備
對于常規的油脂，一般采用酯交換法制備生物柴油。在酯交換過程中，油脂主要與低碳醇發生醇取代，產物為甘油和烷基酯（生物柴油）[49]，反應式如下：
由于在酸性和堿性條件下均能夠進行酯化或酯交換反應，且在堿性環境下甘油三酯易發生皂化反應[50]，因此工作人員通常更傾向于在酸性環境中制備生物柴油[51]。傳統的酸催化劑為濃磷酸、硫酸等，這些酸性液體的加入會增加設備腐蝕程度以及環境處理成本。因此固體酸及固體堿等非均相催化劑在酯交換反應中的應用基礎研究開始受到重視[52-54]。此外，為了解決傳統酯交換反應過程耗時長、成本高且產物難分離的缺點，超臨界反應技術也被應用到生物柴油的高效制備過程中；利用超臨界環境下油脂和純溶劑為混合均一相的特點，可以使酯交換反應的時間大大縮短[55]。然而，由于存在對反應設備的耐壓要求高、且轉化過程能耗大等問題，超臨界法至今仍然處于不斷的研究狀態。
綜上所述，相比于厭氧發酵產甲烷、燃料乙醇制備以及熱裂解過程來說，在亞/超臨界體系下進行生物質的液化、氣化以及酯交換反應是一種更為清潔或者更高效的生物質能轉化過程。然而，由于在亞/超臨界流體中進行生物質的各類能源化轉化過程中仍然存在著能耗高、對設備耐壓要求高等制約性因素，因此有必要針對該問題進行深入研究，以實現在超臨界體系下生物質能轉化技術和經濟效益上的突破。由于生物質種類、結構不一、轉化路線繁多，對于各生物質適合用何種轉化路徑，轉化過程參數以及催化劑種類對生物質能的轉化效率的影響仍處于探索、研究階段。因此，下面將針對在亞超臨界體系下生物質及其模型物的催化液化進行詳細闡述，以對當前亞/超臨界體系的生物質轉化過程進行深入地解析。
3亞/超臨界體系下生物質的催化轉化
3.1亞/超臨界體系的特性
當物質所處環境的溫度以及壓力同時達到其臨界溫度和臨界壓力時的狀態即為超臨界狀態；當物質的溫度高于沸點但低于臨界溫度且壓力低于臨界壓力時的狀態即為亞臨界狀態[56]。在亞/超臨界體系下，可以通過控制不同溶劑（如水、乙醇、二氧化碳等）的臨界壓力和溫度以改變其溶解性能、黏度、介電常數、擴散系數等物化性質，從而加快內含反應物的傳質及化學反應速率，進而可大大提高反應效率[57]。常見的超臨界流體的臨界點如表1所示。
以超臨界水體系為例進行詳細說明如下：與常溫和常壓下水相比，超臨界水可以同時具有氣相和液相的物化性質；此時，水的氫鍵數量減少，黏度下降，由常溫常壓下的1.0×10-3Pa·s下降到2×10-4Pa·s（500℃、25MPa下），水與內含反應物的氫鍵作用被削弱，進而使得化學反應過程極其均勻[59]。
在超臨界狀態下，水的黏度雖然與氣體的黏度接近；但是它的密度卻遠大于氣體密度（如在溫度和壓力分別為374℃和25MPa下，水的密度可達323kg·m-3）。超臨界水的密度高、黏度低的特性使得化學反應過程中的熱量傳遞以及物質傳遞速度加快，進而促進了化學反應的快速進行[60]。此外，溫度和壓力不同時，水的離子積常數也會發生相應改變。
與常溫常壓水比較，超臨界水中的H+和OH-離子濃度大大增加，進而有利于亞/超臨界水中的反應更傾向于離子催化反應；繼續增加反應溫度，水離子積常數也呈下降的趨勢，此時化學反應過程主要以自由基反應為主[41]。因此，可以通過改變化學反應過程中的溫度和壓力以調控水的離子積常數和密度，選擇合適的化學反應路徑。由于亞/超臨界水對有機物的優良溶解性以及其良好的熱傳導性、流動性，近年來已被廣泛用于生物質的高效氣化、液化以及酯交換反應過程中。下面針對在超臨界體系中生物質的氣化、液化以及酯化等能源化轉化方式進行詳細闡述。
3.2亞/超臨界氣化
在超臨界水狀態下的催化氣化過程中，農林生物質所包含的纖維素和半纖維素首先被快速分解成低碳鏈的糖類物質[61]，并繼續氣化成燃料氣體；相比上述兩種聚糖，木素首先轉化為酚類有機物，并在更高的溫度和壓力下才會裂解成H2、CH4、CO2、CO等合成氣[62]。整體來說，生物質在超臨界氣化過程中主要包括水蒸汽重整、甲烷化以及水氣變換反應[63]。其中，水蒸汽重整反應指的是生物質轉化成低碳鏈的小分子物質后與水發生化學作用生成CO，CO2和H2等合成氣的過程；甲烷化反應主要是指生物質在氣化過程中產生的CO與CO2與同時生成的H2發生反應繼續轉化為甲烷和水的過程；而生成的CO和與反應溶劑H2O發生化學反應生成CO2和H2的過程則被稱為水氣變換反應[64]。
生物質亞/超臨界氣化時體系的反應溫度十分重要[65]。從能量角度上考慮，將復雜的生物質大分子解構成小分子物質需要消耗大量能量，增加反應體系溫度可以為分解過程提供大量反應所需熱能。生物質在超臨界水中的催化氣化過程可分為溫度在350~500℃的低溫氣化和溫度在500~800℃的高溫氣化。在低溫催化氣化時，生成的主要氣體是CH4，說明在低溫亞/超臨界體系下有利于生物質的甲烷化反應[66]；在高溫催化氣化時，生成的主要氣體是H2，說明在高溫超臨界條件下有利于生物質發生蒸汽重整和水汽變換反應[42]。在亞/超臨界水熱氣化過程中，反應壓力對過程及產物的影響較為復雜[67]，這是因為即使體系溫度保持不變，當體系壓力增大時，臨界水的水密度和介電常數等物化參數會隨之增加[61]；物料濃度也是影響超臨界水體系下生物質催化氣化效率的一個重要的過程參數；物料濃度越高，生物質的降解反應越難進行，氣化效率將逐漸降低[68]。而且，過高的進料濃度甚至會造成亞/超臨界反應系統的主要管網的堵塞，造成安全隱患甚至生產事故；因此，選擇合理的進料濃度是十分必要的[69]。
3.3亞/超臨界液化
不同于熱裂解液化技術，亞/超臨界體系下生物質的催化液化制備生物質燃料技術屬于直接液化技術[70]，且液化過程對反應溫度的要求也比熱裂解和氣化過程都要低，整體反應條件相對溫和。根據溶劑（即反應介質）的不同，亞/超臨界體系下生物質的催化液化主要可分為水熱體系和小分子醇（C1~C6醇、丙二醇等二元醇、聚乙烯醇等高聚物）體系下的催化液化兩大類[71]；此外，亦有少數研究人員探索了生物質在酮類、有機酸類等介質體系的催化液化過程[72]。
以純水熱體系為例，纖維素和半纖維素為主的生物質原料在約200℃時就開始大量降解，生成水溶性小分子物質（葡萄糖、木糖、糠醛、各類糖醛酸等），240℃之后降解速率顯著增加，且水溶性小分子開始轉變為生物油；并在280℃左右基本上可被完全轉化（即無固相殘留），此時產油率最高；繼續增加溫度使氣體（裂解產物）和焦炭（縮聚產物）的產量大幅增加[73]。與上述兩種多糖不同的是，木素的熱分裂活化能較高、液化轉化過程相對苛刻。當溫度為250℃左右時，木素才會分解并開始產生酚氧自由基，并極易縮合為木素基焦炭（延長時間時，其產量會急劇上升）[74]。
為了加快纖維素、半纖維素以及木素等生物質基有機大分子的降解速率、抑制后續縮聚反應速率以提高生物油的產率，多年來許多研究人員針對該轉化過程進行了催化劑的研發。生物質的亞/超臨界流體的催化轉化中，常使用的催化劑有活性炭、堿金屬、過渡金屬等[75]。其中為了提高過渡金屬的分散性，常常將過渡金屬負載于具有高比表面積的載體上，或者加入一些助催化劑，提高催化劑的活性。過去的研究表明，許多的金屬催化劑，如Ni，Co，Mo，Zn，Ru和Rh等能顯著地提高生物質的液化效率并抑制焦炭的形成[76]。
3.4亞/超臨界法制備生物柴油
早在2008年[77]，研究人員就發現在亞臨界乙醇體系下進行甘油三酸酯的酯交換反應具有明顯的優勢[78,79]。結果表明，不需要添加任何的無機酸類催化劑等，甘油三酸酯僅在超臨界乙醇體系中反應30min左右，其轉化率即可達到80%以上[80]。
當加入少量催化劑（如堿性催化劑）后，短時間之內（約10min）轉化率甚至可以達到95%以上[81]。由于在亞/超臨界條件下的溫度和壓力都相對較高，需要較多的能量投入[82]。為了降低酯交換反應過程能耗，開發、利用高活性的催化劑是必要的。根據催化劑的不同，酯交換反應可分為酸催化酯交換、堿催化酯交換以及酶催化酯交換反應。由于酶制劑價格高、酸催化反應速率較慢且堿催化劑易于引起皂化反應，現階段為了克服無機酸堿催化劑參與的酯交換過程中易產生副產物且主產物分離難度大的缺點，有機堿性催化劑引起了人們的重視[83]。研究表明[84,85]，含氮類的有機堿（如1,5,7-三氮雜二環[4,4,0]-5-癸烯（TBD）、1,3-二環己基2-n-辛基胍（PCOG））作為催化劑進行酯交換時，由于反應時不產生皂化物質，因而不易形成乳濁液，使所得生物質油品的分離成本大大下降。除催化劑外，反應介質體系對于酯交換反應過程的影響也是十分巨大的。研究表明，由于原料油脂與醇溶劑之間的互溶度較低，在常規酯交換過程中油脂和醇溶劑之間的相界傳質阻力較大，使得后續酯交換反應速率低、轉化效果差[86]。與其他常規的均相或非均相體系相比，超臨界體系中進行酯交換反應可以使反應時間大大縮短、反應產物的轉化率大大提高（均高于90%，大多數為95%以上）；最重要的是反應與分離過程可同時進行，轉化過程對環境更為友好[87,88]。
4結語
由于生物質種類繁多且化學組成各異，在采用物理、化學以及生物的方法進行生物質能源提取時，往往會因為所研究或處理的生物質原料不同而造成能源化轉化效果的差異性較大。本文首先綜述了生物質原料的主要化學組成，然后針對這些典型生物質化學成分進行了相應生物質能轉化路線的介紹和功效分析。超臨界流體下具有優良的有機物溶解性、熱傳導性和流動性；且反應過程中既不需要外加水源而且也不需要對濕原料進行干燥處理，可以大大降低能耗而有利于該生物質能轉化技術的工業化推廣。因此，最后本文對其進行了重點介紹，以期為各類生物質資源的高效能源化轉化過程的工業化應用提供智力支持。
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