油茶殼綜合利用研究進(jìn)展

夏美玲， 王允圃*， 張淑梅， 曾 媛， 劉玉環(huán)， RUAN Roger

(1.南昌大學(xué) 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化教育部工程研究中心，江西 南昌 330047； 2.南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330047； 3.生物精煉中心和生物系統(tǒng)工程系，明尼蘇達(dá)大學(xué),圣保羅 55108)

隨著經(jīng)濟(jì)和人口的增長(zhǎng)以及現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程加快，全球?qū)δ茉吹男枨笕找嬖黾?。然而，不可再生化石能源的短缺，以及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，發(fā)展可再生能源成為一種主流趨勢(shì)。生物質(zhì)在可再生能源中占較大份額，在不久的將來，生物質(zhì)能源將是可再生能源使用量較多的能源。因此，可再生能源和替代燃料的發(fā)展以及生物質(zhì)的作用也隨著能源需求的增加越來越受到研究者重視。木質(zhì)纖維素是最豐富、成本最低的生物質(zhì)原料，可來自農(nóng)作物和森林廢棄物。油茶(CamelliaoleiferaAbel)作為茶樹科中的一種，是我國(guó)中南部廣泛種植的一種常綠油料樹種[1-3]。隨著食用油需求的逐年增加，中國(guó)政府對(duì)木質(zhì)含油作物的開發(fā)給予了高度重視。油茶作為我國(guó)重要的木本油料作物之一，2018年我國(guó)油茶種植面積達(dá)到426.7萬 hm2，年茶油產(chǎn)量65.75萬噸，油茶殼占整個(gè)果實(shí)質(zhì)量的50%～60%，每年有超過300萬噸油茶殼產(chǎn)生。因此，油茶殼是一種豐富的生物質(zhì)資源。然而，油茶殼通常被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)廢棄物，在茶油加工工業(yè)中被丟棄或焚燒，不但未得到有效利用，還造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。2019年社會(huì)資本投入油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展資金70億元，未來幾年中央財(cái)政資金將重點(diǎn)支持低質(zhì)油茶林改造，將油茶產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)納入國(guó)家“十四五”科技計(jì)劃[1,4-7]。為減少污染，節(jié)約不可再生能源，建設(shè)生態(tài)文明，有必要充分利用油茶殼，進(jìn)而創(chuàng)造更大的價(jià)值。

目前，油茶殼的研究主要有功能成分的提取、材料化、肥料化及能源化等。油茶殼因其豐富的木質(zhì)素含量與特殊結(jié)構(gòu)，常常也被用于制備活性炭。本文綜述了目前油茶殼功能成分的研究進(jìn)展，以及油茶殼在材料化、肥料化及能源化等方面的現(xiàn)狀，對(duì)存在的問題提出建議，以期為油茶殼生物質(zhì)資源的進(jìn)一步研究和綜合利用提供依據(jù)。

1 油茶殼功能成分

1.1 木質(zhì)素

由于木質(zhì)素既是木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料中最主要的非碳水化合物組分，又是一種天然無定形的高分子芳香聚合物，這導(dǎo)致生物質(zhì)難以降解[8]。目前對(duì)于木質(zhì)素的增值利用已有相關(guān)研究，比如將木質(zhì)素進(jìn)行熱解或者氣化生產(chǎn)燃料和芳香族化學(xué)品，甚至應(yīng)用于酚醛或環(huán)氧樹脂、聚氨酯泡沫、聚合物-木質(zhì)素共混物、納米顆粒以及碳纖維中，用以開發(fā)低成本、高價(jià)值副產(chǎn)品[9]。

據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，油茶殼含木質(zhì)素較高，約有31.35%～44.8%[1]，相比于黑麥草、玉米果皮、芒草、稻殼、小米殼等[10]，油茶殼在提取木質(zhì)素與開發(fā)相關(guān)高附加值產(chǎn)品方面更具優(yōu)勢(shì)。崔曉芳等[11]采用微波堿液提取法提取油茶殼木質(zhì)素，所得最佳提取條件為料液比1 ∶70(g ∶mL)、堿濃度0.7 mol/L、微波功率550 W以及時(shí)間60 min ，油茶殼木質(zhì)素得率達(dá)到11.45%。李晗等[12]采用醋酸法和堿法提取油茶殼木質(zhì)素，雖醋酸法所提木質(zhì)素純度(91.87%)略微低于堿法所提木質(zhì)素(93.37%)，但熱穩(wěn)定性高于堿法提取的木質(zhì)素，更適合于制備高溫耐熱材料。

目前，木質(zhì)素的提取方法主要有酸析法、高沸醇溶劑法、有機(jī)溶劑法、離子液體法等[13]。有機(jī)酸法不需要高溫和高壓，可在常壓和較低溫度(約80 ℃)下提取木質(zhì)素，但提取的木質(zhì)素含有一定的雜質(zhì)，純度不高。采用高沸醇溶劑法提取木質(zhì)素的得率較高，且對(duì)木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的保留較為完整，還可收集到相當(dāng)數(shù)量的多糖物質(zhì)，但一般需要在200 ℃ 左右的非常壓條件下進(jìn)行。有機(jī)溶劑法可以提取高純度的木質(zhì)素，尤其是二惡烷，可以最大程度地保留木質(zhì)素的原始結(jié)構(gòu)，且與傳統(tǒng)的制漿方法相比，有機(jī)溶劑法常用的溶劑(如乙醇、丙酮等)價(jià)格便宜，成本低廉，易于操作，更適合作為天然木質(zhì)素的提取方法。通過離子液體預(yù)處理回收的木質(zhì)素符合工業(yè)木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)，木質(zhì)素表面活性中心的數(shù)量增加，木質(zhì)素的化學(xué)活性和抗菌活性相應(yīng)增強(qiáng)[10]。此外，離子液體具有無毒性、極低蒸氣壓、不可燃性、經(jīng)濟(jì)性以及高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，并且有高達(dá)100%的回收率，是揮發(fā)性有機(jī)溶劑的綠色替代品[14]。利用離子液體提取木質(zhì)素時(shí)，由于離子液體中的陽離子可以穩(wěn)定烷基鏈上的芳環(huán)以及陽離子環(huán)上的羥基氧，并且陽離子可能決定了離子液體對(duì)于木質(zhì)素的親和力[15]。所以若選擇具有合適陽離子的離子液體并將其運(yùn)用到油茶殼木質(zhì)素的提取中，或許能得到較高木質(zhì)素提取率。與單一方法相比，兩種或更多種方法的組合可以產(chǎn)生更好、更有價(jià)值的結(jié)果，如微波或超聲波輔助的離子液體處理可以提高生物質(zhì)在離子液體中的溶解度并縮短反應(yīng)時(shí)間。

1.2 茶皂素

茶皂素具有良好的發(fā)泡、穩(wěn)泡性能，容易降解，并且具有乳化、去污、抗菌、抗病毒、抗氧化、抗腫瘤、降血脂以及消炎等作用，被廣泛應(yīng)用于日化、農(nóng)業(yè)、紡織、水產(chǎn)養(yǎng)殖、醫(yī)藥、建材、采油采礦等領(lǐng)域[16-18]。目前已有文獻(xiàn)報(bào)道的茶皂素主要提取方法有水浸提法、水提醇沉法、索氏提取法、超聲波提取法和微波提取法等[19-25](表1)。當(dāng)前，茶皂素的提取多以油茶餅粕為原料，其含有10%～30%的茶皂素[16]。雖然油茶殼中茶皂素含量沒有油茶餅粕中高，只有5.43%[26]，但每年產(chǎn)生的油茶殼的量較大。

表1 茶皂素的各種提取方法總結(jié)

目前，利用油茶殼提取茶皂素相關(guān)研究較少，相比于油茶餅粕中的得率，油茶殼茶皂素得率較低。且現(xiàn)階段茶皂素的提取還存在諸多問題，工藝流程簡(jiǎn)單、高品質(zhì)的茶皂素提取方法還未進(jìn)行大規(guī)模開發(fā)。在應(yīng)用方面，基礎(chǔ)理論研究也有所欠缺，今后研究中，可在現(xiàn)有提取方法基礎(chǔ)上，采用其他新興技術(shù)或優(yōu)化工藝流程來提取茶皂素，使茶皂素的品質(zhì)與得率有所提升，并開發(fā)茶皂素在其他行業(yè)的應(yīng)用，促進(jìn)茶皂素類高附加值產(chǎn)品的開發(fā)。相對(duì)于其他產(chǎn)量低、成本高以及投資高的水浸提、樹脂吸附、超臨界CO2萃取等方法，具有能耗低、投資低、設(shè)備簡(jiǎn)單以及環(huán)境相容性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的泡沫分餾技術(shù)是否可以應(yīng)用到油茶殼中茶皂素的提取，并達(dá)到較高的得率等預(yù)期值，有待進(jìn)行相關(guān)研究。

1.3 植物多酚

1.3.1單寧 單寧，又稱鞣質(zhì)，是指相對(duì)分子質(zhì)量為500～3 000能夠沉淀蛋白質(zhì)、生物堿的水溶性多酚化合物，廣泛存在于植物中。單寧具有抑菌、與血清蛋白作用、抑制血栓形成、抗腫瘤、促生長(zhǎng)、抗氧化、抗寄生蟲、降血糖等作用，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、環(huán)境治理、化妝品、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域[27-30]。油茶殼含單寧2.47%[31]，即1噸油茶殼含有單寧的量為24.7 kg，相比于價(jià)格昂貴的木材原料來說，農(nóng)業(yè)廢棄物油茶殼是單寧潛在資源，但相關(guān)研究較少。楊小敏等[32]利用蒸餾水作為油茶殼中提取單寧的提取劑，在提取溫度為63 ℃，液料比30 ∶1(mL ∶g)，提取26 min，鞣質(zhì)得率為4.25%。通常，單寧可以通過熱水或水與其他溶劑一起從植物原料(例如樹皮，木材，莖，葉)中提取。此外，一些新方法也已應(yīng)用于單寧的提取，如微波、超聲波輔助提取以及基于壓縮流體作為提取劑的方法。戴甜甜等[30]利用乙醇作為油茶殼中提取單寧的提取劑，超聲波輔助提取80 min，液固比20 ∶1(mL ∶g)，鞣質(zhì)得率為6.75%。單寧的純度對(duì)單寧的應(yīng)用非常重要，純度取決于溶劑和工藝。合適的溫度、固液比、顆粒大小、原料來源、提取時(shí)間等都有利于單寧品質(zhì)的提高。然而，因?yàn)閱螌幍漠愘|(zhì)性，提取工藝的優(yōu)化仍是其增值的主要挑戰(zhàn)。

1.3.2原花色素 原花色素，是指由單體黃烷-3-醇類物質(zhì)以不同聚合度連接而成的多酚類化合物，具有抗肥胖、清除自由基、降血壓血脂、抗過敏、抗氧化活性以及抗炎等作用，在藥品、食品以及化妝品等行業(yè)廣泛應(yīng)用。目前，提取原花色素的主要方法有水提取法、微波輔助提取法、有機(jī)溶劑提取法和酶提取法等[33-35]。許多農(nóng)業(yè)廢物(例如柿子皮，荔枝皮，石榴皮和山竹果皮)中都含有原花色素，甚至松樹皮，金縷梅樹皮，杏仁皮，花生皮也是原花色素的良好來源[36]。但相對(duì)于油茶殼來說，油茶殼原料來源豐富，而且數(shù)量較大，油茶殼中含原花色素4%～5%[26]，從油茶殼中提取原花色素不僅有利于生物質(zhì)資源再生利用，還能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。段雅麗等[37]利用超聲波輔助提取油茶殼中原花色素，得出最佳條件為體積分?jǐn)?shù)40%乙醇為提取液，料液比1 ∶8(g ∶mL)，提取溫度和時(shí)間分別為70 ℃、 60 min，能得到2.05%原花色素。泡沫分餾技術(shù)已被用于回收原花色素，Di等[38]采用沉淀聚合法制備了一種分子印跡殼聚糖納米粒(CMIPs)收集器，實(shí)現(xiàn)了氣泡表面對(duì)油茶殼中原花色素的吸附，且在CMIPs上原花色素的吸附行為是特定的吸附過程。當(dāng)用于泡沫分餾的捕收劑和起泡劑分別為CMIPs和十二烷基二甲基甜菜堿(BS-12)時(shí)，操作條件適宜情況下，原花色素可以有高達(dá)(10.34±2.11)%的富集率和(85.24±3.05)%的回收率。 但目前，對(duì)于油茶殼中原花色素提取方面研究不夠充分，且提取的原花色素中通常含有雜質(zhì)，致使原花色素使用效果不佳。因此，在后續(xù)研究工作中為進(jìn)一步提高油茶殼中原花色素的利用程度，其相關(guān)的最佳提取方法、工藝以及分離系統(tǒng)有待進(jìn)一步研究。

1.3.3黃酮類化合物 黃酮類化合物，又稱類黃酮，是具有C6—C3—C6結(jié)構(gòu)的多元酚化合物,在兩個(gè)芳香環(huán)(A環(huán)、B環(huán))之間以一個(gè)三碳鏈(C-2,C-3,C- 4)相連，其具有抗氧化、抗癌、抗菌、抗病毒等作用。現(xiàn)階段植物類黃酮的提取方法主要有溶劑提取法、微波輔助提取法、酶輔助提取法以及超聲波輔助提取法等[34,39]。對(duì)于提取油茶殼總黃酮，已有研究用超聲波處理進(jìn)行提取，得出最佳提取條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)41%，超聲波功率250 W，提取時(shí)間58 min，此條件下可得到2.652 3%的總黃酮，該油茶殼總黃酮對(duì)大腸桿菌、枯草芽孢桿菌以及金黃色葡萄球菌均具有抑制作用。將油茶殼總黃酮粗提物加入至豬油和大豆油中研究其抗氧化性，并與二丁基羥基甲苯(BHT)、VC的抗氧化性進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示：油茶殼總黃酮粗提物對(duì)二者的氧化均具有一定的抑制作用，當(dāng)添加量為0.2%時(shí)效果最好。但與BHT、VC的抗氧化性相比，效果較差[40-41]。目前，油茶殼中一種新型雙黃酮類化合物被提取，Ye等[42]以70%的甲醇為提取液，2 mol/L鹽酸為水解物，丙酮為結(jié)晶劑，制得黃酮類化合物，其得率為2.1%，且純度高達(dá)93.8%。

目前，黃酮類化合物提取方法較多，要根據(jù)原料的特性以及含有的黃酮類物質(zhì)的性質(zhì)來選擇合適的溶劑與方法，比如傳統(tǒng)有機(jī)溶劑提取法提取率低且耗時(shí)長(zhǎng)，而超聲波、微波提取時(shí)間短，是否考慮將兩種或者多種方法結(jié)合運(yùn)用，甚至開發(fā)一種新型有效的提取方法，同時(shí)滿足純度、大規(guī)模生產(chǎn)且無污染的問題。天然黃酮類化合物普遍存在脂質(zhì)或者脂溶性差的缺點(diǎn)，利用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，改進(jìn)其現(xiàn)有的缺點(diǎn)并提高其生物活性和生物利用率，修飾后的黃酮類化合物還可開發(fā)其新應(yīng)用領(lǐng)域，提升其附加值。

1.4 糖類化合物

1.4.1木糖 木糖是一種含有5個(gè)碳原子和一個(gè)醛基官能團(tuán)的戊糖，是半纖維素的主要成分。木糖是木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料中第二大糖成分，占其木質(zhì)素的30%～40%。目前我國(guó)主要通過硫酸催化水解甘蔗渣、玉米芯、棉籽殼以及樺木片等富含多縮戊糖的物質(zhì)來生產(chǎn)木糖。油茶殼中含多縮戊糖30.27%，是制備木糖的豐富生物質(zhì)原料。木糖原料預(yù)處理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法?；瘜W(xué)法，即在原料預(yù)處理時(shí)，加入特定的化學(xué)試劑，用以加快植物纖維的水解速率，并且整個(gè)過程中加入的化學(xué)試劑只起到催化降解的作用[26,43-47]。現(xiàn)有研究利用稀酸(H2SO4)[48]和ZnCl2[49]對(duì)油茶殼進(jìn)行催化水解制備木糖，結(jié)果表明：在稀硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%，催化溫度80 ℃，反應(yīng)時(shí)間2.0 h的最佳反應(yīng)條件下，木糖的最高提取率可達(dá)98.2%；而ZnCl2在水溶液中木糖的提取率可達(dá)80%，并在水中可發(fā)生水解反應(yīng)，可加速半纖維素解聚生成木糖低聚糖(XOS)、單糖和糠醛，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)木糖低聚糖(XOS)的高值轉(zhuǎn)化。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5% ZnCl2催化油茶殼水解時(shí)，木糖低聚糖產(chǎn)率可達(dá)61.38%，其質(zhì)量濃度最高為14.39 g/L。

1.4.2多糖 多糖是由醛糖或酮糖通過糖苷鍵連接在一起的多聚物，具有免疫、抗腫瘤、抗病毒、降血糖、抗凝血、抗氧化、抗衰老作用等生物活性，被廣泛應(yīng)用于食品、化妝品和藥品等行業(yè)。已有研究涉及云芝多糖、香菇多糖、茶葉多糖、酵母多糖等，并已有相關(guān)中成藥的生產(chǎn)[50]。但關(guān)于油茶殼多糖的提取與相關(guān)作用效果方面的研究較少，這將是一個(gè)新的研究領(lǐng)域。在油茶殼多糖的提取方面，陳景斯等[51]利用乙醇提取工藝提取油茶殼多糖，進(jìn)行條件優(yōu)化并評(píng)價(jià)其保濕性，結(jié)果表明：當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，油茶殼粉末粒徑0.178 mm，提取溫度100 ℃，料液比1 ∶35，提取時(shí)間1.5 h，提取2次時(shí)，多糖得率5.42%，并且在相對(duì)濕度為34%時(shí)，有20.8%的保濕率，與海藻酸鈉接近。該方法為制備吸濕保濕性能較好的油茶殼多糖提供參考，但還需進(jìn)一步選取最佳工藝以提高多糖得率。

Jin[52]利用水提醇沉法制備油茶殼水溶性多糖，測(cè)得該多糖在抗腫瘤、抗氧化方面具有一定活性，尤其是對(duì)于肉瘤180細(xì)胞來說，具有顯著的抗腫瘤活性。羥自由基和超氧陰離子的清除效果隨著油茶殼多糖濃度的增加均得到增強(qiáng)，在清除超氧陰離子自由基方面的活性比清除羥基自由基更高。1.0 g/L 的油茶殼多糖對(duì)羥基自由基清除率為72.5%，對(duì)超氧陰離子自由基清除率為86.3%，并且在相同濃度下，其對(duì)羥基自由基和超氧陰離子的清除能力均高于VC。在抗腫瘤活性實(shí)驗(yàn)中，小鼠體質(zhì)量的增加率的結(jié)果表明油茶殼多糖沒有細(xì)胞毒性，可作為安全的抗腫瘤劑，這極大促進(jìn)了油茶殼多糖的發(fā)展，為油茶殼多糖在傳統(tǒng)藥物中的使用提供了科學(xué)依據(jù)。此外，該多糖分離步驟簡(jiǎn)單、成本低，因此油茶殼多糖在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。

2 油茶殼的資源化利用

2.1 油茶殼制備新型材料

2.1.1碳基材料 碳材料的開發(fā)與應(yīng)用在催化材料、吸附劑、氣體與儲(chǔ)能、電極材料、碳燃料電池、生物化工等領(lǐng)域具有重要意義。然而，使用不可再生資源生產(chǎn)的碳材料不利于可持續(xù)發(fā)展。以生物質(zhì)可再生資源為原料制備碳材料，為碳材料的制備與研究提供了新思路[53]?；钚蕴恳蚓哂卸嗫妆砻?、可調(diào)節(jié)的孔結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、吸附性能及惰性等優(yōu)點(diǎn)，使其在凈化空氣、污水處理、重金屬回收、制作電容材料等方面具有很高的研究?jī)r(jià)值[54-55]。

木質(zhì)素基生物質(zhì)是繼纖維素之后地球上最豐富的可再生碳資源，全球每年產(chǎn)量為40～5 000萬噸，由于木質(zhì)素的碳含量豐富，木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料是生產(chǎn)活性炭前體的不錯(cuò)選擇。眾所周知，木材和椰子殼是大規(guī)模制備活性炭的最常見前體，全球年產(chǎn)量超過30萬噸。然而，這僅占2015年全球活性炭需求量1 208.4萬噸的很小一部分[56]。我國(guó)油茶殼資源十分豐富，油茶殼廉價(jià)、對(duì)自然無害，具有較高的木質(zhì)素含量以及發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。因此，將油茶殼制備成活性炭是油茶殼高附加值轉(zhuǎn)化的有效途徑。

Ma等[57]采用水熱炭化、退火處理以及KOH活化，在間苯三酚輔助下對(duì)油茶殼進(jìn)行處理，成功制備出了具有球狀結(jié)構(gòu)的多孔炭微球，且碳骨架的穩(wěn)定性得到增強(qiáng)，并在隨后的氫氧化鉀化學(xué)活化后，球形微結(jié)構(gòu)保持完整，被成功應(yīng)用于抗癌藥物；與傳統(tǒng)的藥物緩釋制劑相比，制備的微孔、介孔炭微球具有成本低、容量大、生物親和力強(qiáng)等明顯優(yōu)勢(shì)。范友華等[58]以ZnCl2作為活化劑，采用化學(xué)活化法對(duì)油茶殼進(jìn)行活化制備活性炭，在活化溫度500～800 ℃范圍內(nèi)，活化劑ZnCl2與油茶殼質(zhì)量浸漬比值為3時(shí)，活性炭的比表面積和孔容積受活化溫度影響較大，孔徑受其影響較?。籞nCl2與油茶殼質(zhì)量浸漬比值為1時(shí)，制備的活性炭為微孔體系;當(dāng)活化溫度為500 ℃，浸漬比值為4時(shí)，制備的活性炭具有較高的比表面積(1 890 m2/g)和最大的孔容積(2.42 cm3/g)，并且介孔容積占總孔容積的83.06%。陳嘉瑋[59]利用油茶殼為原料，以碳酸鉀溶液和磷酸溶液為活化劑，分別對(duì)油茶殼進(jìn)行浸漬，在氮?dú)饬髦谢罨苽涑商妓徕浉男杂筒铓せ钚蕴亢土姿岣男杂筒铓せ钚蕴?，前者比表面積為430.49 m2/g，孔容為0.241 cm3/g ， 微孔率89.53%，介孔率10.47%；后者比表面積為1 636.92 m2/g，孔容為1.015 cm3/g，微孔率16.49%，介孔率83.51%，均屬于微-介孔材料，并且活性炭表面疏松多孔，孔隙發(fā)達(dá)。活性炭用于制備電極材料時(shí)，會(huì)由于微孔的閉孔或者窄臨界效應(yīng)，阻礙離子傳輸，使得其功率密度降低，而多孔碳材料中的介孔通道以及孔隙間的互穿連接可為電解質(zhì)離子的滲透和輸送提供更多的通道，從而提高電容器功率密度[58]。不同生物質(zhì)原料制備的活性炭的孔結(jié)構(gòu)情況如表2所示，由表可知，由油茶殼制備的活性炭，其介孔率較高，因而在儲(chǔ)能以及重金屬吸附領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊前景。

表2 各種活性炭制備方法及其孔隙率對(duì)比[58]

電池和電化學(xué)電容器是目前最主要的儲(chǔ)能器件，但它們都有各自的缺點(diǎn)。雖然電化學(xué)電容器可以在幾秒鐘內(nèi)充放電，但它們的能量密度比電池低，然而，在相同的時(shí)間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)比電池高得多的功率密度。隨著高性能儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，超級(jí)電容器以功率高、周期長(zhǎng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是一種具有廣闊應(yīng)用前景的儲(chǔ)能裝置，在各種各樣的碳材料中，多孔炭具有多孔、可調(diào)節(jié)孔徑結(jié)構(gòu)以及易合成等特點(diǎn)，成為制備超級(jí)電容器最常用的材料[60]。

油茶殼作為含有豐富木質(zhì)素的生物質(zhì)廢棄物，是一種優(yōu)質(zhì)碳源。目前大多數(shù)多孔碳材料主要通過使用ZnCl2、NaOH、KOH進(jìn)行活化。將油茶殼制備成多孔碳材料用于電化學(xué)領(lǐng)域已有研究。Zhang等[61]采用ZnCl2活化法，利用油茶殼制備活性炭，并將活性炭作為電雙層電容器(EDLCs)的活性電極材料，研究結(jié)果表明：制備的活性炭在5 000個(gè)循環(huán)的電流密度為4 A/g的酸性和堿性電解質(zhì)中均表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。Liang等[62]利用微波輔助油茶殼炭化以及KOH活化，制備富氧多孔炭，所制備的多孔炭比表面積1 229 m2/g，并具有三維多孔結(jié)構(gòu)以及豐富的電化學(xué)活性氧功能，使得該活性炭作為電容器電極時(shí)具有更高的比電容。而張婧涵[63]對(duì)油茶殼進(jìn)行不同的處理，得到用處不同的碳材料，通過一步法合成的生物衍生多孔炭介孔孔徑為4～7 nm、比表面積較高(1 195～1 449 m2/g)，并對(duì)SO2具有良好的吸附性能，最高吸附能力10.7 mmol/g。通過一步水熱法將鎳/鈷層狀雙金屬氫氧化物(NiCo LDH)負(fù)載在熱處理三聚氰胺綿形成鏤空空心碳管上，制出的超級(jí)電容器電極材料NiCoLDH@MC 3D復(fù)合材料具有高比容量、高倍率性以及循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，在電流密度為5 A/g時(shí)循環(huán)1 000次后，電容保持率仍然有83.8%，比電容量仍有880.1 F/g。從不同的活化條件(表2)可以看出，活化方法不同，油茶殼制得的碳材料效果也不同，但在不同活化劑對(duì)油茶殼的活化機(jī)理方面尚未有相關(guān)研究，這方面還需進(jìn)一步研究。

2.1.2吸附劑 生物吸附劑可結(jié)合并濃縮水體中所選離子或分子，使其具有吸附水體中污染物的選擇性吸附能力，同時(shí)還具有成本低、吸附效率高、循環(huán)使用性好等特點(diǎn)[64]。油茶殼作為一種可再生的農(nóng)業(yè)廢棄物，常被丟棄或焚燒，造成環(huán)境污染，對(duì)資源也是一種浪費(fèi)。油茶殼中含有木質(zhì)素、多糖以及蛋白質(zhì)等活性成分，在吸附金屬離子或有機(jī)染料過程中具有一定的活性，有利于染料、重金屬等廢水中污染物的吸附，因此將油茶殼制成吸附劑對(duì)于廢水中重金屬、染料污染物的處理有很大潛能[65]。

甲醛吸附劑被廣泛用于家具、皮革、建筑等行業(yè)，廢水中的甲醛以及室內(nèi)的甲醛氣體不僅會(huì)危害人體健康，也會(huì)污染環(huán)境，因此對(duì)甲醛高效去除很有必要[66]。劉雪梅等[67]以磷酸為活化劑，改性制備了油茶殼活性炭，并對(duì)水體中的甲醛進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：活化溫度550 ℃，磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%條件下，制備的油茶殼活性炭吸附甲醛的效果最佳；當(dāng)pH值為7時(shí)，吸附過程在3 h時(shí)達(dá)到平衡，0.1 g的磷酸改性油茶殼活性炭吸附100 mL初始質(zhì)量濃度為5 mg/L的甲醛，甲醛去除率可達(dá)92.1%，最大吸附量可達(dá)4.78 mg/g，其甲醛吸附效果良好。

活性染料固色率高，使用范圍廣，但染料在染色過程中會(huì)損失較大部分，并隨著廢水排放，致使印染污水含有高濃度染料。染料抵抗生物降解能力強(qiáng)，致癌性高，對(duì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有嚴(yán)重危害，是目前最難降解的廢水之一[68]。蘇良佺[69]以油茶殼為原料，低成本制備原位固化油茶殼，該油茶殼在溶液pH值為4時(shí)對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量最大，為71.59 mg/g。然而在活性炭染料吸附過程中，炭的表面化學(xué)性質(zhì)對(duì)其吸附作用起著決定性作用。活性炭是兩性材料，在染料吸附上，堿性炭比酸性炭具有更高的吸附能力，并且與染料類型無關(guān)[56]。因此，可以考慮對(duì)油茶殼活性炭表面進(jìn)行化學(xué)修飾增加堿性活性位點(diǎn)以提高其吸附能力。

重金屬可引起神經(jīng)毒性、生殖毒性，對(duì)心血管系統(tǒng)造成損傷，甚至致癌[70]。使用活性炭吸附重金屬已被廣泛研究，使用多種木質(zhì)纖維資源生產(chǎn)的活性炭，可以吸附大量重金屬。油茶殼中木質(zhì)纖維含量豐富，且資源充足，潛在價(jià)值高。張劍等[71]將油茶殼用碳酸鉀活化后制備活性炭，以鉛和錳為吸附質(zhì)，研究油茶殼活性炭對(duì)金屬鉛和錳的吸附能力，結(jié)果表明：油茶殼制備的活性炭具有良好的吸附能力，對(duì)水中金屬鉛、錳的吸附量分別為1 100和250 μg/g，該油茶殼活性炭可作為水中重金屬鉛的新型吸附劑，且在去除鉛、錳混合溶液中的重金屬實(shí)驗(yàn)中，油茶殼活性炭對(duì)鉛的吸附量為850 μg/g，與椰殼活性炭吸附量相差不大，油茶殼活性炭對(duì)錳的吸附量為110 μg/g，而椰殼活性炭對(duì)錳的吸附能力非常差，在混合溶液第一次過濾后的濾液中就能檢測(cè)到金屬錳。因此，從對(duì)鉛、錳混合溶液中的重金屬去除效果來看，油茶殼活性炭在重金屬的去除方面的能力強(qiáng)于椰殼活性炭， 可以作為凈水用活性炭的潛在材料。Liu等[72]以油茶殼為原料制備了乙醇/氫氧化鈉改性的共聚物，該共聚物對(duì)于鉻(VI)和銅(II)的最大吸附量分別為16.39和27.26 mg/g。Guo等[73]利用KOH活化油茶殼制備活性炭，根據(jù)Langmuir模型得出油茶殼活性炭對(duì)鉻(VI)和亞甲基藍(lán)的最大吸附量分別為307.26和493.02 mg/g，且經(jīng)過7次的解吸-吸附再生過程后，對(duì)鉻(VI)和亞甲基藍(lán)的再吸附能力分別為165.1和278.4 mg/g，表明油茶殼活性炭在廢水處理過程中對(duì)鉻(VI)以及亞甲基藍(lán)的高效去除具有很大的潛力，且在水或乙醇再生條件下具有良好的重復(fù)利用能力。

作為清潔能源的核電能，對(duì)于環(huán)境保護(hù)發(fā)揮著重要作用，但核工業(yè)發(fā)展過程會(huì)產(chǎn)生的大量含鈾廢水，對(duì)含鈾廢水的處理是一個(gè)重要問題。程之寬等[74]以氯化鋅為活化劑對(duì)油茶殼進(jìn)行活化，采用微波活化制備油茶殼活性炭用于吸附鈾實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)含鈾溶液初始pH值為6、鈾質(zhì)量濃度5 mg/L、加入油茶殼活性炭1 g/L、吸附時(shí)間6 h時(shí)，油茶殼活性炭對(duì)鈾的吸附率高達(dá)98.75%。

雖然目前油茶殼活性炭吸附劑顯示出良好的吸附效果，但仍需要在金屬離子的高效回收、吸附劑的重復(fù)利用性以及進(jìn)一步提高其吸附能力等方面進(jìn)一步研究。

2.1.3碳質(zhì)還原劑、木質(zhì)復(fù)合材料 在工業(yè)硅生產(chǎn)中，碳質(zhì)還原劑是不可缺少的原料，并且對(duì)其有嚴(yán)格的要求，一直以來工業(yè)硅生產(chǎn)最佳還原劑為木炭。然而木材需求大大增加，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境受影響，為了可持續(xù)發(fā)展，木材供給下降，致使木炭產(chǎn)量下降，價(jià)格上漲。因此，研究木炭的替代還原劑是必不可少的。為實(shí)現(xiàn)可再生資源的有效利用，劉憲超等[75]利用廢棄的油茶殼制成機(jī)制木炭，該機(jī)制木炭固定碳含量較高，能滿足工業(yè)硅的冶煉要求，并且灰分含量較低，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)提高有一定作用。該方法不僅可以制得替代還原劑，還實(shí)現(xiàn)了油茶殼廢棄物的回收利用。

木質(zhì)復(fù)合材料是以木材為主，其它材料為輔復(fù)合而成的具有特殊結(jié)構(gòu)以及性能的新型材料。目前木質(zhì)復(fù)合材料有非木質(zhì)人造板、水泥刨花板、木塑復(fù)合材料、木材金屬復(fù)合材料以及木陶瓷5種。隨著研究的不斷深入，木質(zhì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和功能有了較大的突破，用農(nóng)業(yè)廢棄物制備木質(zhì)復(fù)合材料可以在很大程度上減少森林資源的使用。利用天然植物纖維進(jìn)行填充以制備生物質(zhì)復(fù)合材料的相關(guān)技術(shù)研究已經(jīng)相對(duì)成熟并取得較大成果，如玉米秸稈、稻殼、麥秸等農(nóng)業(yè)廢棄物。而利用油茶殼制備木質(zhì)復(fù)合材料研究甚少。彭開元[76]為開發(fā)油茶殼資源在木質(zhì)復(fù)合材料方面的潛力，對(duì)油茶殼進(jìn)行了研究。油茶殼中灰分、苯醇抽提物以及半纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.96%、8.59%和37.84%，相比于一般木材原料，油茶殼中這3種成分含量普遍較高，在熱穩(wěn)定性和阻燃方面，與杉木和楊木相比，油茶殼需要進(jìn)一步改善；油茶殼除半纖維素與茶皂素含量較高外，在主要化學(xué)組成成分上與秸稈和木材相似，說明油茶殼經(jīng)過加工處理后能制備出性質(zhì)相似的材料。油茶殼非極性的表面結(jié)構(gòu)經(jīng)1%的NaOH溶液常溫預(yù)處理后，其潤(rùn)濕性能得到改善，且可提高膠合強(qiáng)度以及改善界面相容性，理論上能夠改善其制備板材的力學(xué)強(qiáng)度問題。并且通過對(duì)油茶殼原料特性、堿處理、阻燃劑的添加以及制備木質(zhì)復(fù)合材料的工藝和性能的研究，認(rèn)為油茶殼可作為制備木質(zhì)復(fù)合材料的原材料，但如何使其制備的復(fù)合材料達(dá)到優(yōu)良的效果還需進(jìn)一步研究。

2.2 油茶殼制備肥料

2.2.1有機(jī)肥 油茶殼作為豐富的廢棄生物質(zhì)資源，除含有茶皂素、多糖、單寧等，還含有蛋白質(zhì)、氮、磷、鉀等。其中單寧可抑制微生物生長(zhǎng)，茶皂素濃度低時(shí)可促進(jìn)植物生長(zhǎng)，并且對(duì)害蟲有毒害作用[77]。與雞糞中有機(jī)物含量相比，油茶殼中有機(jī)物含量是其2倍，可以通過堆肥將油茶殼制成一種高效有機(jī)肥，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。楊治華等[78]通過添加不同氮源，配制不同碳氮比和微生物菌劑對(duì)油茶殼進(jìn)行堆肥發(fā)酵處理，結(jié)果表明：油茶殼堆肥C/N為25 ∶1時(shí)，堆肥發(fā)酵品質(zhì)最高，并且添加微生物菌種可提高堆肥品質(zhì)，對(duì)種苗的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。胡偉等[79]也利用油茶殼為原料，豆粕和酒糟為輔料制備生物有機(jī)肥，結(jié)果表明：該有機(jī)肥可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，緩解化肥所引起的土壤酸化問題，并且在使用相同成本肥料條件下，油茶殼有機(jī)肥相比純化學(xué)肥料，土壤中有機(jī)物增加15.44%～28.28%，土壤pH值上升5.35%～8.98%。由此可見，將油茶殼發(fā)酵成有機(jī)肥，不僅能提高土壤營(yíng)養(yǎng)、改善土壤，而且可以解決化肥使用所帶來的問題，以及解決可再生資源的再利用問題。

2.2.2培養(yǎng)基 油茶殼通過堆肥發(fā)酵后，碳氮比下降，持水能力增強(qiáng)，制備的培養(yǎng)基利于食用菌栽培[80]。通過添加氮源和微生物菌劑堆漚發(fā)酵后的油茶殼基質(zhì)有利于小白菜種苗的生長(zhǎng)，出苗率均達(dá)90%以上，種苗各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)良，說明油茶殼基質(zhì)添加氮肥和微生物菌劑之后，提高了肥料品質(zhì)，加速了微生物繁殖與有機(jī)物的分解，促進(jìn)小白菜種苗的生長(zhǎng)發(fā)育。不同處理的油茶殼基質(zhì)對(duì)小白菜種苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響研究發(fā)現(xiàn)，其中以添加尿素為氮源，加入50 mL有效微生物菌群(EM菌)菌劑，碳氮比為25 ∶1 的處理效果最佳，對(duì)小白菜種苗的株高、莖粗、全株鮮質(zhì)量等指標(biāo)的影響比其他處理的基質(zhì)更顯著，出苗率為92.4%，壯苗指數(shù)高達(dá)25.5[81]。且油茶殼基質(zhì)與傳統(tǒng)無機(jī)氮營(yíng)養(yǎng)液配方處理組合綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)最大為0.66，春石斛生長(zhǎng)情況比其他處理組合更好，并且春石斛無論是在水苔基質(zhì)還是油茶殼基質(zhì)栽培下，復(fù)合氨基酸作為氮源的營(yíng)養(yǎng)液配方比單種氨基酸和無機(jī)氮的營(yíng)養(yǎng)液配方更具有優(yōu)勢(shì)。對(duì)成本進(jìn)行分析，結(jié)果也表明純油茶殼處理的基質(zhì)成本僅為對(duì)照組的28.57%[82]。

以油茶殼部分替代棉籽殼用于瓶栽海鮮菇，研究其最優(yōu)生產(chǎn)配方，結(jié)果表明：當(dāng)油茶殼添加量為21.8%、棉籽殼添加量為42.8%、混合料添加量為35.4%，與傳統(tǒng)未加油茶殼的配方(棉籽殼添加量65%、混合料添加量35%)相比，海鮮菇生產(chǎn)周期縮短了15天、產(chǎn)量增加了11.4 g，同時(shí)與傳統(tǒng)未加油茶殼配方栽培的海鮮菇相比，該配方海鮮菇的灰分、粗蛋白及粗纖維含量均顯著提高[83]。利用油茶殼制備培養(yǎng)基，不僅能提高出苗率，提高肥料品質(zhì)，降低成本，還能縮短生產(chǎn)周期等，實(shí)現(xiàn)了油茶殼的再次有效利用，同時(shí)還能獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，為進(jìn)一步利用農(nóng)業(yè)廢棄物提供了依據(jù)。

2.3 油茶殼制備各種能源

2.3.1熱解制備生物油 熱解時(shí)，每種木質(zhì)纖維原料組分將經(jīng)歷不同的反應(yīng)機(jī)理(即脫羧、脫水和去甲基化)，以產(chǎn)生熱解產(chǎn)物，如生物油、生物炭和合成氣。生物質(zhì)熱解獲得的生物油是一種暗褐色液體產(chǎn)品，熱值高，為15～46 MJ/kg，且富含各種類型有機(jī)物。生物油成功地通過沸石和負(fù)載金屬炭催化升級(jí)為類石油生物柴油，證明了生物油作為替代燃料的可持續(xù)性[84]。油茶殼作為農(nóng)業(yè)廢棄物每年產(chǎn)量超過300萬噸，且木質(zhì)纖維含量豐富，是能源化的良好原料來源。Wang等[85]利用微波裝置對(duì)油茶殼進(jìn)行熱解，在200 g/min 的進(jìn)料速率和400 ℃熱解溫度下，生物油最高產(chǎn)率達(dá)27.45%，且主要成分為酚(34.59%～42.63%)、酮(14.69%～20.45%)、醛、有機(jī)酸和醇。雖然油茶殼熱解產(chǎn)生的生物油與稻草產(chǎn)生的生物油相似，但其生物油中的糠醛與酚的含量比稻草生物油高，適用于工業(yè)生產(chǎn)；且有機(jī)酸含量更低，這使得油茶殼生物油比稻草生物油具有更低的酸值，生物油的穩(wěn)定性和品質(zhì)更高，因而油茶殼在制備生物油方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。

2.3.2直燃發(fā)電 在直燃發(fā)電方面，油茶殼中氮、硫元素含量遠(yuǎn)低于煤炭，僅為0.49%和0.43%。因此，其直接作為燃料燃燒時(shí)，可有效減少酸雨的產(chǎn)生，且二氧化碳排放量等于該植物生長(zhǎng)期二氧化碳的吸收量，相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)CO2的“近零排放”，對(duì)于向大氣中減少溫室氣體排放意義重大。就低位熱值而言，相較于毛竹(17.19 MJ/kg)、稻草(14.14 MJ/kg)、稻殼(12.85 MJ/kg)、棕櫚殼(17.30 MJ/kg)等農(nóng)林業(yè)加工副產(chǎn)物，油茶殼低位熱值較高，為19.64 MJ/kg；且油茶殼中含有3.51%的灰分，灰分中鉀、鈣、磷、鎂等元素含量豐富，其燃燒后的渣可用作肥料還田[86]。另外，發(fā)展油茶殼直燃發(fā)電，在其收集、運(yùn)輸、儲(chǔ)存方面可提供就業(yè)崗位，并帶動(dòng)農(nóng)村發(fā)展，促進(jìn)中國(guó)發(fā)展。但就利用油茶殼直燃發(fā)電而言，還存在許多問題需要解決，比如油茶殼的收集、運(yùn)輸、油茶殼發(fā)電設(shè)備和發(fā)電廠建設(shè)以及如何開發(fā)高效率的發(fā)電系統(tǒng)等。

2.3.3制備生物乙醇 生物乙醇是由含有游離可發(fā)酵糖或者復(fù)雜碳水化合物的生物質(zhì)生產(chǎn)的。這些生物質(zhì)原料可分為糖(糖料作物和糖廠的副產(chǎn)物)、淀粉作物和木質(zhì)纖維生物質(zhì)三類。油茶殼中成分組成主要為木質(zhì)素、半纖維素和纖維素，且含量較高，這是其可用于制備生物乙醇的優(yōu)勢(shì)。半纖維素主鏈主要為木聚糖，易水解成單糖，但是，纖維素分子通過β→1,4-糖苷鍵連接，分子間通過眾多羥基交聯(lián)形成微纖維使得纖維素難以降解，因此需要對(duì)油茶殼進(jìn)行預(yù)處理。而木質(zhì)素是高度支化的芳香族化合物，不能轉(zhuǎn)為乙醇 ，可以與其它不能利用的殘?jiān)鳛榉柿匣蛉剂鲜褂?，提高其價(jià)值[87]。Zhu等[88]將油茶殼磨碎并經(jīng)堿處理，再用纖維素酶對(duì)固體部分進(jìn)行水解以產(chǎn)生單糖，隨后用畢赤酵母(Pichiastipitis)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，獲得的乙醇產(chǎn)率較高，可達(dá)80.90%，而未被水解的木質(zhì)素在堿性條件下用CuO催化生產(chǎn)香蘭素，使其價(jià)值最大化。用油茶殼作為生產(chǎn)乙醇的原料，其成本低于用糧食發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，這是其優(yōu)勢(shì)，雖然已有不少關(guān)于用生物質(zhì)制備乙醇的研究，但其生產(chǎn)還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化。今后需研發(fā)高效生產(chǎn)乙醇的工藝，并注重油茶殼乙醇轉(zhuǎn)化過程中副產(chǎn)物的開發(fā)，有利于油茶殼生產(chǎn)乙醇實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

2.3.4厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣 厭氧發(fā)酵是一種微生物在沒有氧氣的情況下將有機(jī)底物轉(zhuǎn)化為沼氣的過程。該過程不僅產(chǎn)生可再生的沼氣能源，還有利于減少溫室氣體的排放。生產(chǎn)沼氣作為一種替代運(yùn)輸燃料已經(jīng)在北美和歐洲出現(xiàn)，中國(guó)也在努力建設(shè)可以整合沼氣的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施。木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料是一種可用于沼氣生產(chǎn)的豐富可再生資源，且已有相關(guān)研究報(bào)道，沼氣是用于烹飪最便宜的燃料，每人每天的成本僅為0.17美元，價(jià)格僅是木材價(jià)格的1/3。與其它燃?xì)庀啾?，沼氣抗爆性較好，1 m3沼氣完全燃燒產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于0.7 kg無煙煤產(chǎn)生的熱量[89-90]。但利用常用畜禽糞便生產(chǎn)沼氣，存在畜禽糞便含水量高，后續(xù)的沼液和沼渣較難利用且不方便儲(chǔ)存與運(yùn)輸?shù)葐栴}。而油茶在我國(guó)種植廣泛，油茶殼來源充足，且含水量低，后續(xù)的沼渣成固態(tài)，方便利用，油茶殼不僅價(jià)格便宜還方便運(yùn)輸貯存。已有研究表明油茶殼具有良好的產(chǎn)甲烷能力[91]，因此，將大量的廢棄物油茶殼進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣不僅使能源清潔化，還可實(shí)現(xiàn)油茶殼的高能化利用。

3 結(jié)語與展望

油茶是我國(guó)中南地區(qū)廣泛種植的木本油料作物，每年被廢棄的油茶殼總量巨大，油茶殼含有豐富的木質(zhì)素、單寧等物質(zhì)，如不對(duì)其進(jìn)行合理利用將對(duì)環(huán)境造成污染，并且造成資源浪費(fèi)。本文對(duì)于油茶殼主要成分的提取和油茶殼材料化、肥料化及能源化等方面進(jìn)行綜述。出于生物質(zhì)資源循環(huán)利用以及生態(tài)保護(hù)的雙重考慮，對(duì)油茶殼綜合利用方面的研究是必然趨勢(shì)，但目前油茶殼及其成分的相關(guān)研究不夠深入，且在應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化方面的研究成果較少。作者針對(duì)目前油茶殼資源化利用方面存在的問題提出其未來發(fā)展方向，為油茶殼生物資源的綠色高效利用提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展雙贏。

1) 在功能成分提取與利用方面。首先，探索高效率、低成本、綠色環(huán)保的提取工藝。目前對(duì)于油茶殼的組分物質(zhì)研究主要集中在傳統(tǒng)提取方法上，所用的酸、堿、醇等溶液對(duì)環(huán)境影響較大，在高效、低成本、綠色環(huán)保的提取工藝上仍需進(jìn)一步探索。本文所提到的離子液體、泡沫分餾技術(shù)以及生物催化轉(zhuǎn)化技術(shù)具有一定發(fā)展優(yōu)勢(shì)，但在生物催化轉(zhuǎn)化技術(shù)上，如何解決最終產(chǎn)物的微生物毒性以及如何將實(shí)驗(yàn)室規(guī)模發(fā)展為工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模將是其面臨的主要問題。其次，開發(fā)高附加值的深加工產(chǎn)品。油茶殼中木質(zhì)素、茶皂素、黃酮、多糖等成分相關(guān)研究主要集中于如何優(yōu)化工藝、提高提取率，但在相關(guān)利用方法以及作用方面研究較少，尤其是在高附加值的深加工產(chǎn)品及其生理活性方面，尚需進(jìn)一步研究。

2) 在油茶殼制備碳材料方面?，F(xiàn)已有許多學(xué)者對(duì)油茶殼制炭進(jìn)行研究，所制活性炭表面疏松多孔，孔隙發(fā)達(dá)，有較高的比表面積；并且由于其制備成本低、穩(wěn)定性好，油茶殼活性炭電容材料擁有很好的發(fā)展前景。然而活性炭微孔結(jié)構(gòu)單一，電導(dǎo)率低，不利于電容材料的電容性能，因此對(duì)油茶殼活性炭進(jìn)行比表面積、孔徑結(jié)構(gòu)、表面官能團(tuán)調(diào)整，進(jìn)行針對(duì)性炭化是必須的，有利于實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化。以及在不同活化劑對(duì)油茶殼的活化機(jī)理方面，還未進(jìn)行相關(guān)研究，這方面有待進(jìn)一步研究。

3) 在油茶殼木質(zhì)復(fù)合材料方面。出于對(duì)森林資源的保護(hù)，市場(chǎng)上木質(zhì)復(fù)合材料供給壓力增大，現(xiàn)研究已經(jīng)證明油茶殼可以作為制備木質(zhì)復(fù)合材料的原材料，前景廣闊。但由于油茶殼纖維長(zhǎng)度短、纖維素含量低且半纖維素含量高的特性，使得制備的碎料板力學(xué)性能均未達(dá)到國(guó)家普通刨花板的標(biāo)準(zhǔn)要求，且制備的木塑復(fù)合材料剛度不理想。未來在對(duì)油茶殼進(jìn)行預(yù)處理，改善油茶殼結(jié)構(gòu)，使其制備的木質(zhì)復(fù)合材料的力學(xué)性能得以提高等方面進(jìn)行深入研究。

4) 在油茶殼能源化方面。首先，利用木質(zhì)纖維原料生產(chǎn)乙醇的轉(zhuǎn)化過程較為復(fù)雜，對(duì)于商業(yè)化而言，一方面，最需要解決的便是過程集成問題；而另一方面，乙醇產(chǎn)率低，開發(fā)生產(chǎn)成本低以及高效的酶系統(tǒng)是今后需要深入研究的方面。其次，生物質(zhì)較煤來說，氯含量較高，因此在直燃發(fā)電方面，要重點(diǎn)治理氯化物排放問題。再者，在油茶殼制備生物油方面相關(guān)研究甚少，今后對(duì)于如何有效提高生物油產(chǎn)率以及品質(zhì)問題有待進(jìn)一步研究。

5) 在油茶殼綜合利用方面。目前，油茶殼在各方面已有相關(guān)研究，是否可以考慮發(fā)展一個(gè)對(duì)油茶殼全面利用的模式，即將從油茶殼提取出的功能成分高價(jià)值化，而后將提取后的油茶殼再進(jìn)行肥料化(例如，提取后茶皂素含量降低，而低茶皂素含量可促進(jìn)植物生長(zhǎng)，并且對(duì)害蟲有毒害作用)、材料化(對(duì)油茶殼進(jìn)行不同處理后，材料化后效果也不同)和能源化(能源化后的灰分殘?jiān)挚捎糜谑┓实?，類似于桑基魚塘模式，實(shí)現(xiàn)油茶殼資源最大化利用。