秸秆生产燃料乙醇的研究进展

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1、第2卷第3期环境监控与预警VO1．2．NO．32010年6月EnvironmentalMonitoringandForewarningJune2010·控制技术·doi：10．3969／j．issn．1674—6732．2010．03．012～c～m一～协l一一．～∞一Hw～w秸秆生产燃料乙醇的研究进展Hpre．马晶，张鉴达，申哲民¨Aea；(上海交通大学环境科学与工程学院，上海200240)摘要：秸秆的化学成分复杂，主要由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成。经过预处理、发酵和脱水可生成燃料乙醇，秸秆乙醇化技术已经备受关注。针对预

2、处理、发酵和脱水3个过程的多种化学或生物技术的研究进展进行了分析，同时也指出其不足。秸秆预处理中的超临界技术虽然设备制造成本高，但在秸秆资源一化一中．与一传统一～技术～相～㈣比显示了独特的优势，具有反应迅速、无需催化剂、无产物抑制等优点。一一一～～一一一关键词：秸秆；乙醇；预处理；发酵；脱水；超临界-r薹．l-M重[_t蚕_至蚕；．．h中图分类号：X71文献标识码：A文章编号：1674—6732(201O卜03—0045d—05AdvancementofResearchonFuelEthanolbyStrawMAJing，ZHANG

3、Jian—da，SHENZhe—rain(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering，ShanghaiJiaoTongUn～一别ive‰r一sit～y，一一Sh一a一ng一hai20一0240，China)emb增出m∞hl三帆_．塞一一㈣-一昌{吾m¨∞0引言子黏合剂结合在纤维素和木质素之间，而木质素具生物质能源具有存量丰富、环境友好、可再生有的网状结构，作为支撑骨架包围并加固纤维素和等特点，作为可转化为液体燃料的可再生资源，正半纤维素。纤维素本身的线性巨分子结构使其具日益受到重视，已经成

4、为新的研究热点和投资热有高度结晶和难一溶～性一，而．一且．受一难一降解高聚物木质素点。目前，发达国家每年消耗的能源有3％左右来的包裹作用使纤维素难以溶于水解溶剂或与酶接自生物质能，而发展中国家生物质能利用约占这些触，因此必须采用一定的预处理手段，使纤维素、半国家能源消耗的35％。利用生物质制取液体燃纤维素、木质素分离开，切断它们的氢键，破坏晶体料的技术具有光明的发展前景，其中含木质纤维素结构，降低聚合度。的作物秸秆是生产原料酒精的一个重要来源。作目前，秸秆预处理的方法主要有物理预处理物秸秆通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、法

5、、化学预处理法、生物预处理法。甘蔗和其他农作物收获子实后的废弃物。中国农1．1物理预处理法作物秸秆产量约为7亿t／a，居世界首位。1．1．1机械粉碎农作物秸秆经过预处理、发酵和脱水可生成可机械粉碎主要是利用球磨、振动磨、辊筒等将秸燃乙醇，笔者对相关的研究进展进行概述。秆进行粉碎处理，机械破碎后木质素仍然保留，但木1秸秆预处理收稿日期：2009—06—05作物秸秆的化学成分复杂，主要由纤维素、半作者简介：马晶(1986一)，女，在读硕士研究生，主要从事环境工程和秸杆资源化利用技术的研究。纤维素和木质素3大部分组成。半纤维素作为分．——

6、45-——第2卷第3期马晶等．秸秆生产燃料乙醇的研究进展20l0年6月质素和半纤维素与纤维素的结合层被破坏，其间的有效的木质纤维高效分离技术。但蒸汽爆破法的聚合度降低，纤维素的结晶构造改变。机械粉碎在高温高压蒸汽使部分半纤维素的乙酰基水解，生成成分的量没有发生变化的情况下，提高了物料后续的乙酸、糠醛酸等能够催化半纤维素继续水解生成反应的接触面积，因此粉碎处理可以提高反应性能糠醛等物质，易导致木糖大量损失，达50％以和提高水解糖化率，有利于酶解过程中纤维素酶或上。木质素酶的进攻。但是粉碎处理的高糖化率的程度1．2化学预处理方法有限，耗

7、能大，其能耗占工艺过程总能耗的50％～1．2．1浓酸预处理法60％，而且有些材料还是不适合粉碎处理的。浓酸水解中，纤维素首先在浓酸作用下迅速溶1．1．2高能辐射解，然后在溶液中进行水解反应。纤维素经浓酸处高能辐射是利用高能射线如电子射线、射线理后形成纤维素糊精，变得易于水解成单糖，但由来对纤维素原料进行预处理，以获得所期望的纤维于水分不足，浓酸吸收水分，单糖又可能生成多糖，素聚合度和增加纤维素的活性，减少溶解或反应所所以副产物比较多。用化学药品造成的环境污染。电离辐射的作用，一杨小寒等初步探讨了利用浓硫酸对玉米秸秆方面是使纤维素聚合

8、度下降，分子量的分布特性改进行水解的影响因素，得出影响玉米秸秆水解的主变，使其分子量分布比普通纤维素更集中；另一方要因素是硫酸浓度和水解温度，而固液比和颗粒尺面是使纤维素的结构松散，并影响到纤维素的晶体寸对水解速度及单糖产率影响较小；