纖維素乙醇的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢_1

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1、纖維素乙醇的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢摘要：隨著能源危機和環(huán)境污染問題日益突出，世界能源發(fā)展正步入一個嶄新的時期，即世界能源結構正在經歷由化石能源為主向可再生能源為主的變革。纖維素乙醇因被當作最佳液體替代燃料并具有生態(tài)效益而成為工業(yè)生物技術的研究熱點。針對國內外纖維素乙醇的研究現(xiàn)狀，分析了影響纖維素乙醇產業(yè)化發(fā)展的因素以及纖維乙醇產業(yè)化發(fā)展的趨勢。關鍵詞：纖維素乙醇；木質纖維素；產業(yè)化；生物精煉；乙醇聯(lián)產Abstrct：Withtheenergycrisisandenvironmentalproblems?becomingincreasingl

2、yprominent，worldenergydevelopmentisenteringanewperiod.Thatis,theworldisexperiencingtherevolutionthattheenergy?isbEingrestructuredfromfossilenergyconsumptiontofocusingmainlyontherenewableenergyrevolution.Celluloseethanolisbeenthebestalternativeliquidfuelandindustrialbiotec

3、hnologyresearchfocusesonecologicalbenefits.Inthispaper,theauthorssummarizethestatusofcelluloseethanolathomeandabroad,andanalyztheimpact?factors?affectingcelluloseethanolindustrydevelopmentandthedevelopmenttrendofthecelluloseethanolindustry.Keywords：Celluloseethanol;lignoc

4、ellulose;industrialization;bio-refining;co-productionofethanol0引言能源問題是當今世界各國都面臨的關系國家安全和經濟社會可持續(xù)發(fā)展的中心議題，已經成為全球關注的焦點。因此，人們開始把目光轉移到有利于社會可持續(xù)發(fā)展的可再生能源體系。專家認為，生物質資源轉化體系是引領第三次世界能源革命的技術平臺。在此背景下，燃料乙醇已經被視為替代和節(jié)約汽油的最佳燃料，其高效的轉換技術和潔凈利用日益受到全世界的重視，已經被廣泛認為是21世紀發(fā)展循環(huán)經濟的有效途徑。在中國，燃料乙醇的主要原料是玉米和小

5、麥。隨著燃料乙醇的快速發(fā)展，原料問題日益突出，成為制約燃料乙醇發(fā)展的瓶頸；另外，以糧食作物為原料的燃料乙醇產業(yè)發(fā)展還有可能引發(fā)國家糧食安全問題。因此，中國政府提出生物乙醇堅持非糧之路，即“不與人爭糧，不與糧爭地”。經濟分析顯示，中國發(fā)展纖維素乙醇有更大的優(yōu)勢。木質纖維素是地球上最豐富的可再生資源，也是當前利用率最低的資源，是各國新資源戰(zhàn)略的重點。中國可利用的木質纖維素每年在7億噸左右，這些豐富而廉價的自然資源主要來源于農林業(yè)廢棄物、工業(yè)廢棄物和城市廢棄物。所以，纖維素乙醇是未來發(fā)展的必然方向。1木質纖維素原料組成及性質木質纖維素是由纖維素

6、、半纖維素、木質素和少量的可溶性固形物組成。纖維素大分子是由葡萄糖脫水，通過β-1,4葡萄糖苷鍵連接而成的直鏈聚合體。在常溫下不發(fā)生水解，高溫下水解也很緩慢。只有在催化劑的作用下，纖維素的水解反應才顯著進行。常用的催化劑是無機酸或纖維素酶，由此分別形成了酸水解和酶水解工藝。半纖維素是由不同的多聚糖構成的混合物，這些多聚糖由不同單糖聚合而成，有直鏈也有支鏈，上面連接有不同數(shù)量的乙?；图谆?。半纖維素的水解產物主要有己糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、戊糖和阿拉伯糖等幾種不同的糖。半纖維素的聚合度較低，相對比較容易降解成單糖。二者的水解機理可以用下

7、列方程式簡單地表示：(C6H10O5)n+nH2O→nC6H10O　　　(C5H804)n+nH2O→nC5H10O國外纖維素乙醇的研究與應用現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，大規(guī)模開發(fā)利用作為清潔能源的可再生資源顯得日益重要。許多國家都制定了相應的開發(fā)研究計劃，例如：美國的“能源農場”、巴西的“酒精能源計劃”、印度的“綠色能源工程”和日本的“陽光計劃”等發(fā)展規(guī)劃。其它諸如丹麥、荷蘭、德國等國，多年來一直在進行各自的研究與開發(fā)，并形成了各具特色的生物質能源研究與開發(fā)體系，擁有各自的技術優(yōu)勢。自1973年世界石油危機后，巴西就實施了“國家乙醇生產

8、計劃”，主要依靠本國豐富的甘蔗資源，積極發(fā)展燃料乙醇產業(yè)，目前已經發(fā)展320多家燃料乙醇生產企業(yè)，1400萬噸/年的乙醇生產規(guī)模。大部分企業(yè)實行燃料乙醇和糖聯(lián)產。美國在燃料乙醇的生產上仍然是世