Edward H. Sargent大佬，最新Nature Catalysis！

第一作者：Cong Tian, Roham Dorakhan, Joshua Wicks

通讯作者：Edward H. Sargent

通讯邮箱：美国西北大学

生物质是一种从大气中捕获碳的可再生原料，可用于生产有价值的化学品和燃料。本文探讨了电化学方法如何影响生物质的增值，重点在于识别利用可再生电力和原料通过电特权转化产生增值产品的化学转化。

首先，我们建议该领域应探索扩大从生物原料衍生的平台化学品的范围，从而提供通向传统上从石油衍生的分子的途径。

其次，我们确定了从生物质中通过电催化生产高能燃料的机会，这些燃料利用水作为氢源，可再生电力作为驱动力。最后，我们考虑了电化学解聚的潜力，以保留在传统解聚路线中严苛预处理过程中会丢失的原料中的关键官能团。

基于这些重要事项，我们提出了生物质与电化学整合的路线图，并提供了进一步挖掘电化学生物质增值潜力所需的里程碑。

图文导读

图1. 生物质转化的工艺分析。

综合分析了生物质转化过程中所需的能量，包括不同生物质原料和相应工艺对获得高能量密度和高氢碳比产品的影响。

图中展示了多种生物质原料的平台化学品，以及通过不同过程获得的产品类别和它们的能量输入（PEI）评分。这些评分基于加工温度、压力和分离能量，提供了对不同转化过程能量需求的半定量评估。

图2. 电化学转化研究概览。

提供了过去十年中电化学转化生物质平台化学品的研究概况。它包括了氧化和还原反应的示例，以及它们的产物和反应物。

还突出了生物乙醇、乳酸、HMF、糠醛和甘油等生物质衍生化学品作为电化学转化研究的重点，因为它们具有较大的市场规模和应用潜力。

图3. 电化学生物质增值途径。

电化学生物质增值的不同途径，包括从生物质平台化学品到燃料和化学品的转化。强调了电化学过程在生物质转化中的优势，如温和的反应条件、可调的反应潜力和电解液的精细调控，以及它们在生产高能量密度燃料方面的潜力。此外，还比较了传统热化学过程和电化学替代方案在能量消耗方面的差异。

图4. 迈向净零排放的路线图

表提出了一个路线图，展示了电化学和生物质转化如何共同为实现2050年的净零排放目标做出贡献。概述了三个阶段的里程碑，包括近期的科研成就、工业应用的转化以及最终对实现净零排放目标的贡献。

总结展望

本文提出了电化学方法在生物质转化中的潜力和挑战，并提出了一个路线图，以实现生物质的高效利用和生产低碳生物燃料。

通过电化学转化，可以温和地处理生物质原料，选择性地保留有价值的官能团，并生产出高能量密度的燃料和化学品。文章强调了电化学过程在生物质转化中的电特权，即利用可再生电力作为低碳能源，以水作为氢源和CO₂作为碳源进行烃类转化。

此外，文章还提出了未来研究的方向，包括开发新的电催化剂、改进反应器设计和深入理解反应机制，以实现生物质转化过程的优化和工业化。

文献信息

标题：Progress and roadmap for electro-privileged transformations of bio-derived molecules

期刊：Nature Catalysis

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