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能源科学导论论文 学院：工程学院 班级：11建环 姓名：刘志威 学号：20114025022 利用生物质发酵生成酒精 20114025022 刘志威 黑龙江八一农垦大学工程学院 建筑环境与设备工程 摘要：随着社会的发展进步,人类对能源的需求日益增加, 能源危机越来越凸显，世界上人们都在为能源资源进行着争夺，人类要想更好更快的发展，必须找到可以供人类使用的新的可持续的绿色能源。随着科学的进步，化石能源的消耗与减少，人类要找到化石能源的替代品，同时，在社会生活中又有大量的生物质储存的能源被浪费。因此，利用生物质发酵酒精这种无污染的源消费形式将会慢慢的被社会认可，并且将会得到很好的发展。此项技术将会为社会带来更好更快的发展。 关键词：生物质 酒精 酶 生物质是指由植物或动物生命体而繁衍得到的物质的总称。生物质能源就是将这些物质内储存的能量加以利用。地球上的能源可分为三种：化石燃料、可再生能源和核能。而生物质能属于可再生能源，并且这种能源无污染，在全球能源消费中占有约15%的份额，居于世界能源消费的第4位。 1、用糖类或粮食生产酒精的的技术在国内外都以相当成熟，并且现在也在使用，另外在汽油之中加入10%～15%的酒精能让汽油燃烧的更完全，也减少了二氧化碳的排放量。 含木质纤维的生物质废弃物是生产酒精的一种原料来源，如：农作物的秸秆、甘蔗渣和城市垃圾中所含的废弃生物质等。方法是把原料中的纤维素水解为单糖，再把单糖发酵为酒精。木质纤维素包括：纤维素、半纤维素和木质素三部分，不同的生物质三部分的含量是不同的。 1.1、纤维素属于大分子多糖，有葡萄糖脱水缩合而成，因此纤维素也可以水解成单糖的葡萄糖，该反应可表示为 (1) 理论上162kg纤维素水解可得180kg葡萄糖。这种反应要在无机酸和纤维素酶的催化作用下才能显著的进行。 1.2半纤维素是由不同的多聚糖构成的混合物，半纤维素的水解产物包括2种五碳糖（木糖和阿拉伯糖）和3种六碳糖（葡萄糖、半乳糖和甘露糖），因各种原料的不同各种糖所占的比例也补同，其中木糖占1/2以上，以农作物秸秆和草为水解原料时还有相当量的阿拉伯糖。半纤维素中木聚糖的水解过程可用下式表示： (2) 理论没132kg木聚糖水解可得150kg木糖，这里的ｍ为聚合度。 1.3木质素不能水解为单糖，但是木质素中的的含氧量低，能量密度（27MJ/kg）比纤维素（17MJ/kg）β-D-葡萄糖水解酶（EC 3.2.1.4.）、1,4-β-D-葡萄糖纤维二糖水解酶（EC 3.2.1.91）β-葡萄糖苷酶（EC 3.2.1.21）等组分在内的、起协同作用的多组分酶系。此反应在常温下进行，过程能耗低，可生成单一产物，故产糖率很高（95%）并且没有污染 2.1、单糖的发酵原理： (3) 理论上是1mol葡萄糖可生成2mol酒精，1mol葡萄糖燃烧放热为2.816MJ，1mol酒精燃烧可放热 1.371MJ，通过发酵可回收97%以上的能量。 发酵环境：控制28～30℃（在夏天要作降温处理），PH值控制在4.2～4.5，且有一定的氧浓度。 2.2发酵工艺 2.2.1间歇式发酵法：全部发酵过程始终在一个罐中进行，这种方法有以下几种方式： （1）、一次加满法 （2）、分次添加法 （3）、连续添加法 （4）、分割主发酵缪法 2.2.2、半连续发酵法 2.2.3、连续发酵 （1）循环连续发酵法 （2）多级连续发酵法 （3）S.cerevisical 可在酒精浓度为120g/L的条件下生长，发酵最高酒精浓度可达300/L. 2.4发酵液中的酒精通过精馏方法回收，乙醇的沸点是78.3℃，水的沸点是100℃，当吧发酵液加热时，其中乙醇成分因沸点低而挥发快，水挥发慢，加热后的蒸汽中乙醇的含量高，将次蒸汽子冷凝下来再加热蒸发，连续几次就可以得到较高浓度的酒精。 3 现在的科学技术可以将生物质气化、液化、热解、固化和直接燃烧，但是随着人们生活观念的转变，新型的无污染的能源消费将被人们认可，而利用生物质发酵成酒精的模式必将得到更好的发展。 我国现由一定的规模建立乙醇的生产工厂,同时大力的开展生物质能源的开发和利用研究工作。我国是农业大国，在生产生活中太多的生物质能被浪费，新的能源形式的完备，新的技术的完善必将影响农业大国的我们。 生物质能的利用可以很大是环节我国的能源问题，在此基础上继续开发其他的能源。在我国有两个阶段：第一阶段（2000～2020年）主要是生物质技术的开发和完善阶段：第二阶段（20