第六章 可再生生物质资源ppt课件.ppt

《第六章 可再生生物质资源ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章取之不尽用之不竭的可再生生物质资源目前，世界所需能源和有机化工原料绝大部分来源于石油、煤和天然气。从长远考虑，它们不是人类所能长久依赖的理想资源。一方面，它们的再生周期非常漫长（以亿万年计，实际上是不可再生的），而且在地球上的储量有限；另一方面，目前地球所面临的环境危机直接或间接的与矿物燃料的加工和使用有关，比如这些矿物燃料燃烧后放出大量的CO2、SOx、NOx，被认为是形成局部环境污染、产生酸雨以及温室气体等地区性环境问题的根源。因此选择更清洁的能源和有机化工原料新资源，成为以消除污染、实现可持续发展为目标的绿色化学的重要研究内容。从绿色化学的高度考虑，

2、作为人类能够长久依赖的未来资源和能源，它必须是储量丰富，最好是可再生的，而且它的利用不会引起环境污染。基于这一原则，普遍认为以植物为主的生物质资源将是人类未来的理想选择。5.1  生物质——人类未来的理想资源一、资源的分类自然资源：在一定技术经济条件下，自然界中对人类有用的一切物质和能量统称为自然资源。自然资源在一定意义上可分为有限资源和无限资源。1、无限资源主要有太阳能、风能、地热能、潮汐能等。2、有限资源有限资源一般分为可再生资源和不可再生资源。不可再生资源是指储量有限，能被用尽的资源。主要有石油、煤、天然气、金属矿产、非金属矿产等。特点：数量有限；矿物燃料

3、燃烧后污染环境。据报道，全球的石油尚可开采39年，煤可开采221年，天然气可开采60年。可再生资源：指在人类的生存周期的时间范围内容易再生的物质。如土地、水以及生物质资源。绿色植物利用叶绿素通过光合作用把CO2和H2O转化为葡萄糖并把光能储存在其中，然后进一步把葡萄糖聚合成淀粉、纤维素、半纤维素、木质素等构成植物体本身的物质。生物质可理解为由光合作用产生的所有生物有机体的总称，包括植物、农作物、林产物、林产废弃物、海产物（各种海草）和城市废弃物（报纸、天然纤维）等，其中含有淀粉、纤维素、木质素等成分。纤维素是由葡萄糖基组成的线形大分子；半纤维素是一群复合聚糖的总

4、称；木质素是自然界最复杂的天然聚合物之一，其结构中重复单元之间缺乏规则性和有序性。木质素是可再生的植物纤维资源中蕴藏太阳能最高的部分。可再生，储量丰富。仅每年再生的纤维素和木质素折合成能量相当于石油年产量的15～20倍。大部分已高度氧化，作为化工原料可避免氧化步骤。比矿物原料更清洁。生物质来源于CO2，燃烧后不增加大气中CO2的含量。季节性强，产量、质量不稳定。需要大量土地。生物质特点：二、以生物质为原料生产的化工产品淀粉→糊精，丙酮→麦芽糖→葡萄糖→乙醇（丙醇，丁醇，戊醇）→乙醛，乙烯，乙醚→乙酸→乙酸乙酯纤维素→葡萄糖→葡萄糖酸，山梨糖醇，甘露糖醇，丙烯酸半

5、纤维素→木糖→糠醛→木糖醇，呋喃→四氢呋喃，顺丁烯二酸酐木质素→蒽醌，酚，甲醇5.2酶—打开生物质资源宝库的钥匙一、生物质的转化方法生物质主要由淀粉、纤维素、半纤维素、木质素等组成。如何将生物质转化为葡萄糖等低分子物质以作燃料或有机化工原料使用呢？物理法：将生物质加热裂解成低分子物质，再分馏出有用成分。化学法：采用水解、酸解、氧化还原降解将生物质变为小分子。生物法：利用酶将生物质降解为葡萄糖，再转化为各种化学品。物理法和化学法能耗高、产率低、过程污染严重。单独使用一般缺乏实用性，往往是作为生物转化法的辅助手段。主要采用生物法。二、酶和酶催化的特点酶是一类由生物细

6、胞产生的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂。酶催化的主要特点:（1）反应条件温和。如人体中的各种酶促反应，在37℃和pH=7左右进行。由于酶是蛋白质，故遇高温、强酸、强碱、重金属离子、紫外线等易失去活性。（2）高度专一性.“一把钥匙开一把锁”如蔗糖酶能将蔗糖水解为葡萄糖和果糖；而麦芽糖酶能将麦芽糖水解为两分子葡萄糖。（3）活化能低，催化效率极高。例如，H2O2分解为H2O和O2所需的活化能是75.3kJ·mol-1；用胶态铂作催化剂活化能降为49kJ·mol-1；当用过氧化氢酶催化时的活化能仅需8kJ·mol-1左右，并且H2O2分解的效率可提高1

7、09倍！普通催化剂对化学反应加速一般是104~105倍,而酶催化剂对反应加速109~1010倍。（4）多样性。酶的种类繁多，几乎能催化所有的反应。正是由于酶的催化作用，进入人体内的食物得以在比较温和的条件下和有水的环境中被氧化生成CO2和H2O，同时逐步释放出能量。5.3生物质资源利用实例一、历史悠久的发酵技术大约5000年前，我国人民已掌握酿酒、酿醋技术。二、制取燃料例1.制造酒精20世纪70年代巴西用甘蔗糖蜜生产乙醇，乙醇年产量已达1.3×107吨，是世界上最大的发酵乙醇生产国。目前有800万辆汽车使用掺有22％乙醇的汽油，不用改造汽车引擎，也不影响汽车速度

8、。美国印地安纳波利斯用纯