[精品]纤维素乙醇的研究现状及其发展趋势

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1、纤维素乙醇的研究现状及其发展趋势能源问题是当今世界各国都而临的关系国家安全和经济社会可持续发展的屮心议题，已经成为全球关注的焦点。因此，人们开始把目光转移到有利于社会可持续发展的可再生能源体系。专家认为，生物质资源转化体系是引领第三次世界能源革命的技术平台。在此背景下，燃料乙醇已经被视为替代和节约汽油的最佳燃料，其高效的转换技术和洁净利用日益受到全世界的重视，已经被广泛认为是21世纪发展循环经济的冇效途径。在中国，燃料乙醇的主要原料是玉米和小麦。随着燃料乙醇的快速发展，原料问题F1益突出，成为制约燃料乙醇发展的瓶颈；另外，以粮食作物为原料的燃

2、料乙醇产业发展述有可能引发国家粮食安全问题。因此，屮国政府提出生物乙醇坚持非粮之路，即“不与人争粮，不与粮争地”。经济分析显示，中国发展纤维素乙醇冇更大的优势。木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，也是当前利用率最低的资源，是各国新资源战略的重点。中国可利用的木质纤维素每年在7亿吨左右，这些丰富而廉价的自然资源主要来源于农林业废弃物、工业废弃物和城市废弃物。所以，纤维素乙醇是未来发展的必然方向。1、木质纤维素原料组成及性质木质纤维素是由纤维素、半纤维素、木质素和少量的可溶性固形物组成。纤维素大分了是由葡萄糖脱水，通过B-1,4葡萄糖苜键连接而

3、成的直链聚合体。在常温下不发生水解，高温下水解也很缓慢。只冇在催化剂的作用下，纤维索的水解反应才显著进行。常用的催化剂是无机酸或纤维素酶，由此分别形成了酸水解和酶水解工艺。半纤维素是由不同的多聚糖构成的混合物，这些多聚糖由不同单糖聚合而成，有直链也有支链，上而连接冇不同数量的乙酰基和甲基。半纤维素的水解产物主要有己糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、戊糖和阿拉伯糖等几种不同的糖。半纤维索的聚合度较低，相对比较容易降解成单糖。二者的水解机理可以用下列方程式简单地表示：(C6H1005)n+nH20->nC6H1006(C5H804)n+nH20->nC

4、5H10052、国外纤维素乙醇的研究与应用现状随着现代工业的迅速发展，大规模开发利用作为清洁能源的可再生资源显得日益重要。许多国家都制定了相应的开发研究计划，例如：美国的“能源农场”、巴西的“酒精能源计划”、印度的“绿色能源工程”和日木的“阳光计划”等发展规划。其它诸如丹麦、荷兰、德国等国，多年来一直在进行各自的研究与开发,并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥冇各自的技术优势。自1973年世界石油危机后,巴西就实施了“国家乙醇生产计划”,主要依靠本国丰富的甘蔗资源，积极发展燃料乙醇产业，目前已经发展320多家燃料乙醇生产企业，140

5、0万吨/年的乙醇生产规模。大部分企业实行燃料乙醇和糖联产。美国在燃料乙醇的生产上仍然是世界乙醇生产的领头羊，在将纤维素转化为燃料酒精的研究、生产和应用方而也走在世界的前列。美国加州大学Berkeley分校采用的流程是纤维素水解与发酵同步进行，该工艺以粉碎的玉米芯为原料，再用稀酸水解，将半纤维索水解成木糖等产物。该流程的酸水解是连续进行的，反应器中的纤维原料含量为5%,玉米芯水解率达40%,水解液中糖为2.6%,然后采用多效蒸发器浓缩至糖浓度为11%再进行发酵。美国维吉尼亚州立大学利用80%的浓磷酸循环使用进行木质纤维素“溶解性分离”的研究，然

6、后经纤维素酶水解,得到较纯的葡萄糖，其得率达到35%O瑞典隆德大学KarinOhgrcn等研究了将蒸汽爆破预处理后的玉米秸秆进行同步糖化与发酵的工艺研究，试验结果表明，发酵结束后乙醇达到25g/Lo近年，随着纤维乙醇技术的快速发展，一些大公司开始计划建造较大规模的试验性工厂。美国的Gulfo订Chemical公司建成了可处理lt/d纤维废料的屮试车间，年产纯乙醇2亿升，乙醇产率为27.7%o加拿大的Iogcn生物技术公司，在渥太华开设了以麦秸为原料的3.2万加仑/年纤维索乙醇厂，采用稀酸结合蒸汽气爆预处理半纤维素，随后用纤维素酶水解，分离后的

7、液体进行木糖和葡萄糖联合发酵。经评估，其牛产成本比谷物乙醇高出30%〜50%。3、国内纤维素乙醇研究与应用现状我国在纤维素乙醇技术开发上也取得了一些重要进展。浙江大学主持的“利用农业纤维废弃物代替粮食生产酒精”的项廿已在河北完成中试生产，以玉米芯为原料，乙醇产率为22.2%(W/W)。南京林业大学建立了玉米秸秆间歇蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解和戊糖己糖同步发酵技术制取纤维乙醇的中试装置。水解得率为71.3%,述原糖利用率和乙醇得率分别为87.17%和0.43%。华东理工大学于2005年已建成了纤维乙醇600吨/年的示范性工厂，以废木屑为原料，

8、以稀盐酸水解和氯化亚铁为催化剂的水解工艺以及葡萄糖与木糖的发酵，转化率达到T70%。河南农业大学利用黄胞原毛平革菌和杂色云芝的复合预处理，对选择性降解木质素的能力和