文档介绍：木质纤维素水解发酵
制备燃料乙醇技术综述
西南交通大学郭曼
摘要:随着科学技术的发展和机械化程度的提高,燃料能源短缺现象日趋严重。开发石化能源的替代品已成为全世界关注的焦点。纤维素乙醇是一种清洁且资源丰富的可再生能源,其具有广阔的发展前景,将成为未来最重要的可再生能源之一。本文综述了纤维素制取乙醇的原理、纤维素乙醇生产技术、国内外纤维素乙醇研究及应用现状、,分析了
前言
能源是人类赖以生存和发展的基础,它既是国民经济发展的动力,又是衡量综合国力、国家文明发达程度和人民生活水平的重要指标。工业化的发展及人口的膨胀对自然资源的巨大消耗和大规模的开采,已导致地球上现有资源的削弱、退化、枯竭,资源与环境问题已成为当前世界人类面临的重要问题之一。利用新技术创造出新的能源形式以满足人类社会的可持续发展,已成为解决现有能源日益枯竭问题的必要手段。在新能源开发方面,生物技术被认为是最具有发展前景的技术,必将在解决人类所面临的能源危机方面发挥大的作用。
近年来,随着全球经济的快速增长,尤其是亚洲国家新兴经济体的出现,原油消耗量大幅度增加,原油价格持续走高,开发石化能源的替代品已成为全世界关注的焦点。由于生物燃料具有可补充石化燃料资源、降低石油资源对外依存度、减少温室气体和污染物排放的特点,近年来受到世界各国的广泛关注。乙醇能源以其环保、可再生、资源丰富等优点已成为一种重要的替代能源。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,这些丰富而廉纤维素生物质是由纤维素(30-50%),半纤维素(20-40%),和木质素(15-30%)组成的复杂材料。纤维质生物质中的糖以纤维素和半纤维素的形式存在。纤维素中的六碳糖和和玉米淀粉中含有的葡萄糖一样,可以用传统的酵母发酵成乙醇。而半纤维素中含有的糖主要为五碳糖,传统的酵母无法经济地将其转化为乙醇每一种植物的确切成分都不尽相同。纤维素存在于几乎所有的植物生命体中,是地球上最丰富的分子。将木质纤维素类物质转化为燃料乙醇,必须首先将木质纤维素降解为纤维素、半纤维素和木质素,然后纤维素或半纤维素降解为葡萄糖或戊糖,最后将单
糖发酵为乙醇。一直以来,将纤维质生物质转化成乙醇是科学家们面对的巨大挑战。酸、高温等苛刻的条件都曾经被用来尝试将纤维素分子打断、水解成单一的糖。
随着石油资源的逐渐枯竭和环境的日益恶化,大力推广使用可再生能源技术已成为许多国家能源发展战略的重要组成部分,以减少对化石能源的依赖和温室气体的排放。
纤维素乙醇技术,是一种高端的清洁能源技术,因为它可以被用来替代传统的粮食乙醇技术,利用地球上广泛存在的纤维素质生物原料生产清洁的乙醇燃料,被寄予了很高的期望。
2、3、利用纤维素制取燃料乙醇的基本原理
纤维素废弃物的主要有机成分包括半纤维素、纤维素、和木质素3部分。前两者都能被水解为单糖,单糖再经发酵生成乙醇,而木质素不能被水解且在纤维素周围形成保护层,影响纤维素水解。
半纤维素是由不同多聚糖构成的混合物,聚合度较低,也无晶体结构,故较易水解。半纤维素水解产物主要是木糖,还包括少量的阿拉伯糖、葡糖糖、半乳糖和甘露糖,含量因原料不同而不同。
纤维素的性质很稳定,只有在催化剂存在下,其水解反应才能显著进行。常用的催化剂是无机酸