创新背景

棉花是一种用途生物材料，但种植棉花需要大量的水资源，寻找耗水量较低的植物以代替部分棉花使用对于农业发展具有重要意义。

创新过程

瑞典农业科学大学和斯德哥尔摩大学的研究人员开发了一种新型克隆杨树价值链，可以从快速增长的杨树中生产纺织品和生物燃料。通过对在北欧气候的边缘土地上种植的这些杨树进行可持续催化，或许可以减少对棉花的需求，将大面积的生产性农业用地从种植棉花转变为粮食生产。

新开发的杨树克隆在北纬的边缘土地上具有优越的生长能力，它们在20年内可完全生长成熟，而目前的林业树木完全生长一般需要50到100年。Anneli Adler作为研究的主要人员表示，因为克隆杨树在北方气候的短时间轮作中生长得很快，像“北欧桉树”一样，研究将它们命名为“雪虎”。

在以往的木材使用中，只有不到50%的木材被精炼成纺织纤维，其余的木材大部分被烧成低价值产品。新型杨树整棵树则成功被转化为高价值的产品，纤维素变成纺织纤维，半纤维素和木质素被转化为先进的生物燃料。整个价值链包括杨树种植，通过还原性催化分馏生产棕色纸浆和木质素生物油，将棕色纸浆加工到溶解级纸浆以及从溶解级纸浆到生产粘胶纤维。

为了评估从杨树克隆生产溶解级纸浆以及生产木质素油的可能性，研究采用了“木质素优先”的方法，半纤维素被用作内部氢供体，使木质素馏分还原稳定并最终进入生物油中。研究人员表示，这是一项高度跨学科的研究，涉及几个研究所，这些研究所证明了北欧地区为全球粮食安全和灌溉挑战做出贡献的能力。相关研究成果《对北欧白杨进行木质素优先的生物精炼以生产纤维素纤维，可以取代农业土地上的棉花生产》发表在2022年8月17日的焦耳杂志上。

创新价值

精炼杨树的木质素可以生产溶解纤维素纸浆以及再生纤维素，部分替代棉花生产纺织纤维，扩大粮食用地并缓解水资源紧张的问题。