《生物质能的利用》PPT课件

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1、生物质能的利用小组成员：党国姁周贞杜加福薛刚苗波波王浩一生物质及生物质能的定义生物质：通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有动植物和微生物。生物质能：绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能存储在生物质内部的能量。是太阳能以化学能形式存储在生物质中的能量。特点特点：可再生；洁净性（燃烧容易、充分，灰分低、污染少）；与化石能源的相似性；缺点：低品位（热值和热效率低，能量密度低；含水量高）；分散性（体积大不易运输、收集）。二生物质能的利用生物炼制：以生物转换为主的生产过程，以生物质（主要为纤维素、木质素、淀粉等）为原料，经过

2、微生物的生物体内实现物质的代谢转换得到我们所需要的化学品。纤维素生物质炼制的产品生物质炼制乙醇汽油、生物柴油、沼气乳酸、乙烯、丙烯酸，1,3-丙二醇、琥珀酸尼龙工程塑料、大豆蛋白改性纤维生物质燃料生物质化工原料生物质高分子材料乙醇汽油生物柴油沼气123生物质燃料乳酸简介乳酸的生物质合成原理生物质塑料(PLA)生物质塑料的应用及发展4123生物质化学化工原料乳酸简介乳酸(Lacticacid)，又名丙醇酸，学名为α-羟基丙酸，分子式为C3H6O3,其分子结构中含有一个不对称碳原子，因此具有旋光性。是一种天然有机酸。乳酸的合成方

3、法发酵法化学合成法酶化法乳酸合成发酵法合成乳酸发酵法的原料一般是玉米、大米、甘薯等淀粉质原料，也有报道以苜蓿、纤维素等作原料。乳酸发酵阶段能够产酸的乳酸菌很多，但产酸质量较高的却不多，主要是根霉菌和乳酸杆菌等菌系。不同菌系其发酵途径不同，可分同型发酵和异型发酵，实际由于存在微生物其它生理活动，可能不是单纯某一种发酵途径。发酵法的主要途径是以各种精制淀粉糖化后的葡萄糖、蔗糖溶液为原料,加入乳酸菌及菌所需的营养物,进行2～8天的厌氧发酵。加入石灰和碳酸氢钠等调节pH值5左右。温度依加入的乳酸菌种不同而异,但保持在50℃可抑制乙酸

4、、丙酸、丁酸等的发酵。乳酸的生物发酵合成乳酸发酵机理：乳酸主要是乳酸菌消化糖的代谢产物。乳酸菌可以通过同型发酵和异型发酵来消化糖。在存在过多底物的情况下，乳酸菌厌氧生长，能源物质如葡萄糖通过EMP代谢途径被转化为丙酮酸，丙酮酸继续代谢转化为乳酸。1同型发酵微生物通过EMP代谢途径发酵，乳酸是代谢的唯一产物，1分子葡萄糖转化生成2分子乳酸，理论转换率为100%，实际上转化率在80%左右。C6H12O6+2ADP+2Pi→2CH3CH(OH)COOH+2ATP2异型发酵微生物经由HMP途径生成等物质的量的乳酸、CO2和乙醇。葡萄

5、糖的理论转化率只有50%。C6H12O6+ADP+Pi→CH3CH(OH)COOH+CH3CH2OH+CO2+ATP葡萄糖和戊糖异型乳酸发酵的生化步骤合成法制乳酸合成法合成方法制备乳酸包括乳腈法、丙稀腈法、丙酸法、丙稀法等，其中用于工业生产的是乳腈法(也叫乙醛氢氰酸法)和丙稀腈法。酶化法制乳酸酶化法有研究利用纯化了的L-2-卤代酸脱卤酶和DL-2-卤代酸脱卤酶分别作用于底物L-2-氯丙酸和DL-2-氯丙酸，脱卤制得L-乳酸或D-乳酸。L-2-卤代酸脱卤酶催化L-2-氯丙酸，而DL-2-卤代酸脱卤酶既可催化L-2-氯丙酸，又可

6、催化L-2-氯丙酸生成相应的旋光体，催化同时发生构型转化。还有研究从活力最高的乳酸脱氢酶的混乱乳杆菌DSM20196菌体中得到D-乳酸脱氢酶，以无旋光性的丙酮酸为底物可得到D-乳酸。聚乳酸（PLA）聚乳酸(PLA)单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH与别的分子的-COOH脱水缩合,-COOH与别的分子的-OH脱水缩合,就这样,它们手拉手形成了聚合物,叫做聚乳酸。其分子式为(C3H4O2)m。聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳

7、酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，也可实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。生物质化工原料的制备生物质塑料聚乳酸(PLA)由乳酸单体聚合而成，因此首先要解决乳酸单体的大批量制备。聚乳酸粒料以乳酸单体合成聚乳酸（PLA）直接法也叫一步聚合法，是利用乳酸直接脱水缩合反应合成聚乳酸，操作简单，成本低；但是所用乳酸纯度要求高，反应时间长，温度控制要求严格，所得聚乳酸相对分子量低、易降解变色，工业化较困难。间接法也叫丙交酯开环聚合法，或二步聚合法，是利用乳酸或乳酸酯为原料，脱水低聚得到低分子量的聚乳酸，而后高温裂解

8、得到单体丙交酯，丙交酯再开环聚合得到高分子量的聚乳酸，分子量可达10万一100万。1丙交酯的制备1)一步聚合法：在高温、催化剂作用下两分子乳酸酯化缩合，其机理是乳酸缩合先得到乳酸直链二聚体，然后二聚体环化合成环状二聚体。间接法制备聚乳酸2)二步聚合法：乳酸在低温、催化剂作用下聚合得低聚乳酸