如果把欧洲的一些牧场变成森林的话，当化石燃料用完后，树木可能成为可更新的重要的化工原料。

全世界每年生产多于1.2×10¹³吨木材，相当于每年所消耗化石燃料的两倍。随着石油和天然气的不断减少，树木将补充并最终取代石油和天然气为人类提供有用的化工产品。到下一世纪，一般由石油生产的化学品，如纺织原料、塑料、药物和染料，将改用木材生产。就是现在，有些化工产品的原料，也并非全是来自石油，合成纤维如人造丝；包装材料如玻璃纸；橡胶和一些塑料，就是由树木制造的。

过去，人类接受这种天然资源的供奉是太多了。我今天仍把木材视为燃料和造纸原料，而对它可作为化工原料认识不足；这是极大的错误。随着石油资源的日趋减少，现在是到了提倡大力种植生长快的树的时候了，在欧洲，木材作为原料资源的经济效益，将由对重新造林所采取的政策所决定。

短期内，欧洲的木材远不能自给。相对来讲，欧洲共同体（EEC）国家的森林覆盖面是较低的，平均只占大地覆盖面的23%，爱尔兰是5%，希腊是45%。欧洲委员会和英国农业部正在计划把多余农田改为森林。

政策制定者们规定了几种树，包括在威尔士，北苏格兰，西爱尔兰和英国的一些荒地上种植的传统木材树。即使在这些地区，在利用土地方面的任何大变动，都将对欧洲的经济产生影响。对一切有效的新能源和物质资源，我们都必须对照环境效益进行细致地分析。

不一定必须种植针叶松，虽说化学工业要用云杉、松木、和枞树制造优质纸，而有些如白杨、梧桐和桦木等阔叶树，也同样适于制造纸浆。

一些精确的统计数字说明，树木很适于做化工原料。例如，一个人一生中，只要五棵树就可以满足穿衣；一棵树可供足一个家庭一年对衣物、地毯和窗帘之类的需求。由木材制取的人造丝，可代替许多产生自石油化学的纺织原料，如聚酯、耐伦和聚丙烯纤维等。事实是，早在第二次世界大战期间，德国人就已发明了一项连续由木材制造人造丝的工艺，至今仍在世界范围内广泛应用。

虽说树木已是重要的化工原料了，可是目前工业对树木成分的应用还达不到一半，主要限于用纤维素造纸和纺织原料。显然，如果要想真正以某种方式使树木代替石油的话，必须开发利用起它的所有成分才行。有几个大学和工业研究小组，正在探寻利用整个木材成分的有效方法。有人提出，为利用这一重要资源而革新化学工业。

怎样才能利用起树木的所有成分呢？树木的结构很复杂，有四种主要组分可提供化学原料；其中纤维素大约占总成分的二分之一；半纤维素占五分之一，木质素占四分之一，另外的二十分之一，是树脂或油脂。纤维素主要是构成细胞壁的成分，是由葡萄糖环连结成的碳水化合物的多聚体；半纤维素是更加复杂的多聚物，由如木糖、半乳糖、阿拉伯糖以及葡萄糖等多类糖构成，它是一种衍生于苯的互连分子的混合体，木材分子间的大部分是由木质素构成。组成木材的少量成分木油，如衍生自异戊二烯的松节油，属于树的代谢产物。

提取木材的成分需要几个步骤。首先，木浆粉碎机把原木粉碎，并用蒸汽处理，松节油随蒸汽释放出，根据产品要求，化学工业把分解木材的工艺分为两种。主要的工业过程称为硫酸盐法，用硫酸钠和氢氧化钠使木质素溶解，得到不溶的纤维素和半纤维素的木浆，这种木浆可造高质量的纸。加酸到溶液中，产生木质素，木质素是造纸工业抛弃的废物。油脂漂浮在残液的表面，撇出成为妥尔油（瑞典语，松木之意）。进一步加工，可从妥尔油得到蒸馏油，脂肪酸、松香和树脂等，所有都是由碳水化合物衍生的化学品的前体物质。

另一处理木材的工艺是亚硫酸法，转化木材为适于造化学晶的木浆。加二氧化硫和氧化钙或氧化镁，产生纤维素木浆。这种浆液含木质衍生物磺化木质素和半纤维素。硫酸法和亚硫酸法都存在着问题，两者都用的是具有难闻气味的硫化物，产生的废物污染环境。

尽管木浆工业采用了循环、隔离这些有害物质的保护措施，可是很清楚，仍有必要寻找分解木材的更好途径。美国威斯康星洲的雷蒙德 · 扬（Raymond Young），研究了一种新方法，采用乙酸、乙基乙酸和水的混合液蒸煮分解木材，得到了分为两层的液体；一个有机层，含有分解了的木质素和一个保留了纤维素和半纤维素的水层。

纤维素是木材分解产生的最普通产物，90年以来，化学工业一直在转化纤维素为用于制造人造丝和纤维素纸的粘胶，不经任何化学修饰。赛璐玢（玻璃纸）是极好的商标材料。当先用氢氧化钠，继而再用二硫化碳处理木浆时，经反应后形成一种粘稠的原磺酸盐溶液，用酸中和，形成高质量纤维素，可经化学加工拉成纤维素丝或压成透明的薄膜。

上述加工过程，都是破坏多聚物的链，结果使纤维减弱。英国正在研制生产纤维素的更佳方法。Courtaulds公司是世界上主要生产人造丝的企业，同时也是最大的纤维素膜生产家，用正在研究的新法生产的纤维素纤维，因纤维长而变强。主要是把木浆溶解在N - 甲基吗啉氧化物溶剂中。该公司渴望用新法生产的纤维，能和由石油合成的纤维如酰胺纤维相竞争。然而工艺的成敢，关系到是否能结合改进纺纱技术对昂贵溶剂进行有效的回收。

化学家也能把围绕葡萄糖环的羟基变为其他如乙酸盐，达到修饰纤维素的目的。得到的多聚物如乙酸人造丝，是理想的衬料，同时也可以转化为固体塑料，乙酸塑料虽在价格上竞争不过由石油合成的塑料，但在用作填充材料，做展品架和工具把柄等方面，却可发挥重要作用。

纤维素不溶于水，可化学家们可转化它为可溶性衍生物，主要是把一些葡萄糖环的羟基改变为羧化物或醚。一氯醋酸和纤维素进行反应，形成酸性多聚物，被中和形死成可溶性钠盐；这些离子多聚物是许多产品，如乳胶漆和餐后甜食的理想增稠剤。

在加压下用一氯甲烷处理纤维素，能转化羟基为甲氧基（CH₃O），制造出醚纤维素。令人惊奇的足，这些多聚物不仅溶于水，而且还极力阻止水从由它们制造的衣物中逸出。标号为E⁴⁶⁰和E⁴⁶⁴的两种纤维素多聚物，都可用作食品添加剂，但你可能认为它们是以纤维的身份被加入的。

可溶性纤维素的最大用途，是作为洗涤粉的添加剂，加量约占百分之一。离子多聚物是组成添加剂的主要成分，它依附在棉花衣物的表面，防止脏物粘附到纤维上；添加剂的其余成分是纤维素醚，它附着在聚酯纤维上，使其亲水，便于洗脱。

化学家还能由纤维素生产出更多新的可溶性多聚物。Courtaulds公司正在研制系列可溶性纤维素的多聚物。如乙基纤维它可代替一些石油多聚物。这包括聚醋酸乙烯酯或聚乙烯酯，习惯用于胶料织物；聚丙烯酸是增稠剂和絮凝剂；聚乙烯吡咯烷酮，作为一种树脂，应用于美容剂和涂漆中。

除纤维素之外，最主要的木材组分就是木质素了。它是纸浆工业的主要废物。一年就有3.0×10⁷吨需要处理，虽有些用途，但主要是燃烧和倾入江河。亚硫酸法生产的木质副产品——磺化木质素，具有粘合性和保护性。由其在化学上对水的惰性和氧化作用，使其适合作粘合剂。商业上由木质素生产的一种食用香精或是香草醛。当然可想而知，由木材生产的香精，只是一小部分。

木质素是最大的一项未经挖掘的化工资源。化学家和生物化学家们已开始研究降解木质素为有用化学品的方法了。由于木质素的主要构成景苯环，所以可由它提供工业上一般是由石油所产生的芳香族化合物，如甲苯和乙苯。这些都是大量制造塑料如聚苯乙烯和精细化学品如染料的前体物质。但是，分解木质素为简单化合物是很困难的。方法之一是利用由自然腐烂木材的真菌所产生的酶。至今该法还不很成功。较好的方法，是采用电化学氧化作用的化学路线。

吉姆 · 厄特利（Jim utley）以及他领导的小组，已成功地由木质素提取出了一种制药和塑料工业的有用中间化合物——4 - 羟基苯醛。更为鼓舞人心的是控制降解的前景，可把木质素降解为短链多聚物，这些物质有隔离失活金属离子的作用，用在漂白粉中，对水进行软化。这项工艺，将有朝一日生产出有商业价值的化学品。

木材是制糖原料的组成部分

在组成木材的主要成分中，几乎和木质素同样丰富的是半纤维素，它是由分枝链组成，分子较轻，所以不适于纤维。可是，半纤维素，尤其是硬木的半纤维素，主要是由木糖的多聚体构成，是制糖的好原料。化学家们采用水解和加氢的办法，可把木糖转化为木糖醇，木糖醇和糖一样甜。芬兰人利用木糖醇已有较久的历史，他们称之为桦木糖，现在已向欧洲共同体出口。芬兰有一家叫xyrofin的公司，把木糖醇作为替代甜味剂加以经营。不像蔗糖，木糖醇对牙齿无腐蚀作用。所以作为一个理想甜味剂，用在薄荷、喉锭剂和口香糖的制造中。

还可以用纤维素生产葡萄糖，但收效不高。英国化学工业公司（LCL），最近研究并申报了一项化学专利，用的是盐酸，氯化钙和氯化锂。该公司认为，用新法生产的葡萄糖，可作为他们生产单细胞蛋白的理想原料。再一种方法就是使用纤维素酶把纤维素分解为葡萄糖。一些真菌，如木霉菌（Trichoderma reesei）可产生纤维素酶，只是效率不高。最近，美国科罗拉多州太阳能研究所的一组科学家，报导了一种新纤维素酶，是由耐热耐酸的纤维素细菌所产生的，这种产生纤维素酶的细菌，是在黄石公园的温泉中发现的。该菌的最佳生长条件是75℃和PH5的环境中。而其他纤维素酶，超过60℃就失去活性。

一旦化学家们提出了转化纤维素为葡萄糖的有效方法，先进的发酵技术就可把葡萄糖转化成乙醇，进而转化成乙烯，乙烯是重要的化工原料。它是许多产品，如聚乙烯和乙二醇的原料。

从碳水化合物中所能得到的，不只是乙醇。1910年，法国化学家A · 芬贝克（Auguste Fernback）发现，能把淀粉发酵为丙酮和丁醇。C · 魏茨曼（Chaim Wei Zmaun）任曼彻靳特（英国城市）大学的化学家时，发展了发酵丙酮丁醇的工艺，并分离了丙酮丁醇梭菌。后来，他成了以色列的第一任总统。

在两次世界大战期间，他的工作起到了无法估价的作用。第一次世界大战时，丙酮是制造炸药的原料，当时供应不足；第二次世界大战时，丁醇紧缺。丁醇是制造丁二烯的原料，化学家们可用丁二烯合成橡胶。二次世界大战时，玉米淀粉是主要的碳水化合物，可是由木材制取的碳水化合物具有同样效果。所以当石油用完后，树木不仅是提供天然橡胶，世界上橡胶的五分之一仍要由橡胶树产生，而且还可通过发酵纤维素生产丁二烯作合成橡胶原料。

木材还可以提供哪些化合物呢？虽说松节油和妥尔油都属于碳水化合物，但用作燃料，却受到价格限制。最近，加拿大一个公司的伦纳德，Lewko（Leonard Lewko）研究证实，妥尔油可以代替石油，但在价格上不占优势。

然而，转化纤维素到碳水化合物，将是一条由树木的最丰富部分制取油的诱人途径，曼彻斯特大学科学技术系的罗杰 · 本（Rogen Benn）和诺埃尔 · 麦考利夫（Noel McAulifle），已在研究着一项由纤维素废物如废纸和锯屑生产适用于锅炉燃料的工艺，该工艺是在加压下加热废物，使一些基团转化，形成糖基和二氧化碳。

常压下加热木材形成木炭和分馏出一种混合的挥发性有机液体，主要是甲醇（也叫木醇）和乙酸。1吨木材可产这类有机液体500升，其余是木炭。木炭窑仍在美国运转，每年为燔炙美味佳肴提供750000吨木炭。在加热过程中释放出的挥发液体，是重要的化工原料，在目前只是白白跑掉。太阳能研究所的詹姆斯，迪博尔德（James Diebold）估算，用砩石作催化剂，简单加热锯末，一吨可蒸馏出挥发油250升。

新西兰的Mohil石油公司，用沸石ZSM-5做催化剂，已把甲醇转化成了汽油。利用同一催化剂能转化木材燃烧时的蒸馏液成为汽油。总有一天石油是会枯竭的。

现在，世界上仍存在轻视木材作化工原料的倾向。新建木浆厂只是为了造纸和满足对日益增长的对制作任意绒毛茸品的需求。过去在大不列颠开办的一些特别化学品工厂，几年前已关闭了。在很快可能到来的石油用光的年代，木材迟早必成为重要的化工原料。和，化石燃料比较起来，木材含硫很少，对环境无害。反过来看，产生自化石燃料的二氧化硫，可能是造成酸雨的部分原因，酸雨能危及到欧洲对将来的重要化工原料树木的栽培。

[New Scientist Vol. 116，1987年10月8日］