纖維素質原料生產乙醇綜述

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1、纖維素質原料生產乙醇綜述陳康（江南大學生物工程學院，0203110201）摘要：隨著石油的日益短缺，利用可再生資源生產生物乙醇，受到越來越多的關注。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。從木質纖維素原料、預處理技術、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燃料酒精的關鍵技術進行綜合評述。關鍵詞：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注。以植物生物質為原料，生產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。植物生物質主要包括：木材、1/6農作物秸稈、林業(yè)加工廢料和廢棄紙品等。利用纖維素質原料生產生物乙醇具有

5、以下優(yōu)勢：清潔環(huán)保，不污染環(huán)境；生產成本低；原料來源廣，且可再生。我國生物質資源十分豐富，每年僅農作物秸稈就產生7億多噸，如果50%的秸稈被利用生產纖維素乙醇產品，產生的油氣當量相當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)以木質纖維素生產乙醇、丁醇等生物燃料產業(yè)化的關鍵技術，實施替代燃料乙醇技術工程示范。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仍處于中試階段。纖維素乙醇作為新一代生物質能源，受到了中糧、中石油

6、及圣泉集團等一批中國企業(yè)的關注，在該技術領域投入了大量的人力物力，現(xiàn)正處于由應用基礎研究、工程放大到大規(guī)模工業(yè)化的過程。木質纖維素原料主要由纖維素、半纖維素和木質素構成，纖維素乙醇生產過程主要包括原料預處理、纖維素酶解發(fā)酵、乙醇精餾脫水及廢醪液處理等生產單元，面臨木質纖維素原料復雜、酶解發(fā)酵效率低、能耗物耗高、工藝廢水處理困難等科學及工程化難題。近年來，隨著纖維素乙醇關鍵技術及裝備逐步實現(xiàn)突破，纖維素乙醇在生產成本及環(huán)境友好性方面逐步具有市場競爭力，其技術及產業(yè)化進程引起了各國的廣泛關注。1纖維素的預處理1.1常規(guī)預處理方法木質纖維素糖化前預處理常規(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、軟腐菌等微生物產生的一些酶來降解木質素和半纖維素。1.2新型處理辦法近年來，國內外專家在常規(guī)方法上進行了探索、改良，研發(fā)出了一些新的預處理技術，介紹如下：1.2.1蒸汽爆破技術蒸汽爆破技術是當今應用范圍最廣的木質纖維素糖化前預處理技術。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，木質素和纖維素分離。爆破過程中產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，瞬時爆破產生的壓力可使樣品破碎降解，增大

8、了反應的可接觸面積。RUIZE等用蒸汽