纖維素質(zhì)原料生產(chǎn)乙醇綜述

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1、纖維素質(zhì)原料生產(chǎn)乙醇綜述陳康（江南大學(xué)生物工程學(xué)院，0203110201）摘要：隨著石油的日益短缺，利用可再生資源生產(chǎn)生物乙醇，受到越來越多的關(guān)注。纖維素是地球上含量豐富的一種可再生資源，目前以其為原料經(jīng)預(yù)處理、糖化、發(fā)酵等工藝得到的燃料酒精，相比汽油等傳統(tǒng)能源，有經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)勢，正在發(fā)展成為一種新型可再生能源。從木質(zhì)纖維素原料、預(yù)處理技術(shù)、發(fā)酵工藝、酶解和發(fā)酵的菌種以及影響發(fā)酵的抑制物去除等方面對生產(chǎn)燃料酒精的關(guān)鍵技術(shù)進行綜合評述。關(guān)鍵詞：纖維素發(fā)酵燃料乙醇工藝SummaryofcellulosicfeedstockforethanolProduction

2、ChenKangAbstract:Withthegrowingshortageofoil,theuseofrenewableresourcestoproducebio-ethanolwasgotmoreandmoreattention.Celluloseisabundantoneartharenewableresourceasrawmaterialforitscurrentpretreatment,saccharificationandfermentationprocessresultingfuelalcohol,comparedtogasolineandot

3、hertraditionalenergysources,economic,environmentalandotheradvantages,isbeingdevelopedasAnewrenewableenergy.Thispapercarriesoutcomprehensivereviewforkeytechniquesforproducingfuelalcoholfromaspectsofrawmaterialsoflignocellulose，pretreatmenttechniques，fermentationtechnology，enzymolysis

4、，strainsoffermentationandremovalofinhibitorsaffectingfermentation,etc.Keywords：cellulosic；fermentation；fuelalcohol；technology引言隨著人們對環(huán)境問題認識的加深，以及對所面臨能源危機現(xiàn)狀的憂慮，清潔、可再生的新能源———生物乙醇，受到了越來越多的關(guān)注。以植物生物質(zhì)為原料，生產(chǎn)生物乙醇已成為主要的研究方向，它滿足了綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的要求。植物生物質(zhì)主要包括：木材、1/6農(nóng)作物秸稈、林業(yè)加工廢料和廢棄紙品等。利用纖維素質(zhì)原料生產(chǎn)生物乙醇具有

5、以下優(yōu)勢：清潔環(huán)保，不污染環(huán)境；生產(chǎn)成本低；原料來源廣，且可再生。我國生物質(zhì)資源十分豐富，每年僅農(nóng)作物秸稈就產(chǎn)生7億多噸，如果50%的秸稈被利用生產(chǎn)纖維素乙醇產(chǎn)品，產(chǎn)生的油氣當(dāng)量相當(dāng)于再造了一個大慶油田?！秶夷茉纯萍肌笆濉币?guī)劃》明確鼓勵開發(fā)以木質(zhì)纖維素生產(chǎn)乙醇、丁醇等生物燃料產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)，實施替代燃料乙醇技術(shù)工程示范。到2015年，中國生物燃料乙醇利用量將達到400萬t，然而，2011年我國燃料乙醇產(chǎn)量僅為193.76萬t，主要原料為玉米、小麥、木薯、陳化水稻等原料，纖維素生物乙醇技術(shù)仍處于中試階段。纖維素乙醇作為新一代生物質(zhì)能源，受到了中糧、中石油

6、及圣泉集團等一批中國企業(yè)的關(guān)注，在該技術(shù)領(lǐng)域投入了大量的人力物力，現(xiàn)正處于由應(yīng)用基礎(chǔ)研究、工程放大到大規(guī)模工業(yè)化的過程。木質(zhì)纖維素原料主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成，纖維素乙醇生產(chǎn)過程主要包括原料預(yù)處理、纖維素酶解發(fā)酵、乙醇精餾脫水及廢醪液處理等生產(chǎn)單元，面臨木質(zhì)纖維素原料復(fù)雜、酶解發(fā)酵效率低、能耗物耗高、工藝廢水處理困難等科學(xué)及工程化難題。近年來，隨著纖維素乙醇關(guān)鍵技術(shù)及裝備逐步實現(xiàn)突破，纖維素乙醇在生產(chǎn)成本及環(huán)境友好性方面逐步具有市場競爭力，其技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化進程引起了各國的廣泛關(guān)注。1纖維素的預(yù)處理1.1常規(guī)預(yù)處理方法木質(zhì)纖維素糖化前預(yù)處理常規(guī)的物理方法

7、主要有機械粉碎、蒸煮、膨脹等；化學(xué)方法包括酸處理、堿處理等；生物方法則是利用白腐菌、褐腐菌、軟腐菌等微生物產(chǎn)生的一些酶來降解木質(zhì)素和半纖維素。1.2新型處理辦法近年來，國內(nèi)外專家在常規(guī)方法上進行了探索、改良，研發(fā)出了一些新的預(yù)處理技術(shù)，介紹如下：1.2.1蒸汽爆破技術(shù)蒸汽爆破技術(shù)是當(dāng)今應(yīng)用范圍最廣的木質(zhì)纖維素糖化前預(yù)處理技術(shù)。先將原料通200℃2/6~240℃的高壓蒸汽處理，然后迅速減壓，使纖維素爆裂，木質(zhì)素和纖維素分離。爆破過程中產(chǎn)生的醋酸及其他有機酸可將半纖維素溶解，使纖維素暴露出來，增大了微纖維與酶的可及性。此外，瞬時爆破產(chǎn)生的壓力可使樣品破碎降解，增大

8、了反應(yīng)的可接觸面積。RUIZE等用蒸汽