纤维质生产燃料乙醇产业化研究进展.pdfVIP

! 中国麻业科学 年第 卷 ·增刊 #$%’ ()*+, -.)+.+- ) ./)% 00! 1 文章编号： 6 8 增刊 47!9 3 !797 00! 3 00! 3 09 纤维质生产燃料乙醇产业化研究进展 杜风光，史吉平，张 龙 徐志剑 （上海天之冠可再生能源有限公司，上海 0 409 ） 摘 要：利用纤维素生物质资源生产燃料乙醇是纤维素类物质工业转化的一个重要方面。本文对国内外纤维燃料乙 醇生产中的重要工艺，如原料预处理、纤维素水解、五碳糖与六碳糖发酵等研究情况进行了综述，并对国内外产业化情况 进行了介绍。 关键词：纤维质；燃料乙醇；产业化 中图分类号： 文献标志码： -4:: * 如何解决石油的短缺是 世纪全球面临的难题之一，发展可再生能源，特别是生物能源是解决能源危机的重要出路。 4 燃料乙醇由于其成熟的生产应用技术和丰富的原料来源成为世界各国首选的生物能源，但目前的燃料乙醇主要是由 粮食转化而来，它们虽属可再生资源，但生产受到粮食产量的限制。为解决这个问题，全世界都将目光集中在产量大、来源 广的纤维质原料。 木质纤维资源是地球上现存最大量的生物质资源，也是当前利用率最低的资源，是各国新资源战略的重点。我国现有 可利用的木质纤维资源在 亿吨左右，潜在可利用的木质纤维资源量在 亿吨左右。 ! 0 4 纤维乙醇生产技术 由于纤维素类物质的组成成分复杂、稳定，使得其生物降解难以迅速进行。在秸秆类纤维素的微小构成单位周围被半 纤维素，其次是木质素层的鞘所包围。木质素虽然对纤维素分解物质6 8 如酶等 反应没有阻碍作用，但它阻止纤维素分解物 对纤维素的作用。因此，人们不得不借助化学的、物理的方法进行预处理，使纤维素与木质素、半纤维素等分离开；半纤维 素被水解成木糖、阿拉伯糖等单糖。经预处理后，有的纤维素的酶法降解速率甚至可以与淀粉水解相比。 4; 4 原料预处理技术 4 = 常用的预处理方法有稀酸预处理法、碱预处理法等方法 。 稀酸预处理可以破坏纤维素的结晶结构，使原料结构疏松，从而有利于酶水解。按照美国国家可再生能源实验室的稀 硫酸工艺，秸秆经研磨后加入预处理反应器，在410 和4; 4? 硫酸中，约有10? 的半纤维素转化为木糖。虽然经过稀酸处 理后可以显著提高纤维素的水解速率，但容易产生抑制乙醇发酵的糠醛、乙酸等有害物质。 碱处理法是利用木质素能够溶解于碱性溶液的特点，用稀氢氧化钠或氨溶液处理生物质原料，破坏其中木质素的结 构，从而便于酶水解的进行。稀@A/ 处理引起木质纤维原料润胀，结果导致内部表面积增加，聚合度降低，结晶度下降， 木质素和碳水化合物之间化学键断裂，木质素结构受到破坏。 也有通过剧烈体积变化和较高温度来破坏纤维素木质素致密结构、部分降解半纤维素的工艺，比如蒸汽喷爆，氨气处 理等，这些工艺设备大多较复杂、成本也较高。目前，秸秆无污染汽爆方法，秸秆预处理费用占到了燃料乙醇生产成本的 45? 。 4; 纤维素水解技术 预处理后的纤维素需要进一步的水解成单糖，才能被微生物利用发酵生产乙醇，目前主要采用酸水解工艺和酶水解 = 工艺 。 酸水解工艺是利用无机酸进行催化使纤维素转化为单糖，一般在400 B 900 ，时间较短，催化剂的成本较低。但酸水 解纤维素过程中，水解得到的单糖会进一步发生副反应，得到副产物，其主要成分为有机酸、酚类和醛类化合物，这些副产 物往往对微生物发酵过程是有害的，降低发酵效率。酸水解工艺还会产生大量的含酸废水，增加了环保治理难度。 酶水解工艺是利用纤维素酶将纤维素水解成单糖，酶水解工艺的优点在于：可在常温下反应