背景介绍
甲酸是一种单碳羧酸，工业上可以通过多种途径从甲醇中生产。低浓度时，甲酸是无腐蚀性、无毒的化学试剂，能在生物质转化领域充当溶剂和催化剂。目前是纺织、医药、皮革等领域重要的平台化学品。由于甲酸是氢气和一氧化碳的便利来源，可以作为一种重要的供氢剂应用于燃料电池和氢能源领域，而且还具有稳定性高、储存和运输安全的优势。年全球甲酸产能约1.Mt，目前甲酸生产主要依赖甲醇、甲烷和二氧化碳。而生物质可再生能源，特别是木质纤维素农业废弃物，也可以用于制备甲酸，并且农业产生过程产生的大量的木质纤维素废弃物使得甲酸生产更具有可持续发展的潜力。
图1生产甲酸的原料(内环)以及甲酸应用领域(外环)
农业农村部环境保护科研监测所申锋博士、日本东北大学RichardLeeSmithJr.教授和南开大学环境科学与工程学院漆新华教授等人在GreenChemistry上对农业废弃物生物质转化甲酸反应途径发表综述文章，该文章总结了农业废弃物生物质转化甲酸的已有反应途径（包括快速热解、酸水解、湿氧化、催化氧化）和前沿方法（光催化、电催化），对各反应途径的特征进行分析，并根据可持续性指标(环境、经济、社会)进行排序，得出结论:催化氧化方法在产量、废弃物排放、原料成本和创新潜力方面的可持续性指标得分最高。进一步从催化剂、氧化剂、溶剂、催化剂回收和产物分离等方面对催化氧化反应体系进行较为详细的分析，并展望了农业废弃物生物质高效转化甲酸的前景和面临的挑战。
湿法氧化具有原料灵活、产率适中、副产物少、可避免原料干燥等优点。酸水解法在乙酰丙酸的生产中具有良好的应用前景。催化剂辅助热解可以提高甲酸的选择性。光催化和电催化是合成甲酸的新兴技术，可以在室温和常压下进行催化反应，但它们主要应用于水溶性糖，需要通过预处理将不溶的木质纤维素组分转化为糖进行反应。
图2根据定义的标准化得分对不同反应路径的可持续性进行评估。其中FS:原料可持续性、CB:二氧化碳平衡、WE:废物排放、YD:产量，FC:原料成本，PC:工艺条件，CS:化学安全，IP:创新潜力。
文章采用多准则方法，从环境、经济和社会影响等角度，对生物质资源合成甲酸的不同反应途径的可持续性进行评价。根据美国化学工程师学会的建议指南，选择了涵盖环境、经济和社会三个方面的8个关键类别作为评价可持续性的指标。经过评价分析，催化氧化法相对其他方法更具可持续性和经济性，但同时该方法也存在一些技术难题，包括抑制甲酸深层氧化生成CO2、减少有毒的含钒均相催化剂的使用、解决催化剂循环利用问题以及实现绿色溶剂的高效分离。
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