棉花秸秆生产燃料乙的预处理技术研究概述.doc

棉花秸秆生产燃料乙醇的预处理技术研究概述 摘 要 乙醇是一种很有希望替代有限石油的燃料。我国目前燃料乙醇生产的主要原料是陈化粮，但我国陈化粮可用于燃料乙醇生产的量十分有限。棉花秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素和其它灰分等组成，经过预处理、发酵和脱水可生成燃料乙醇，在能源急剧短缺的今天，丰富而又可再生的棉花秸秆已经备受关注。纤维质材料的预处理是转化乙醇过程中的关键步骤，该步骤的优化可明显提高纤维素的水解率，进而降低乙醇的生产成本。本文总结了纤维质材料预处理的各种方法，对各种方法的优缺点进行了综述和分析，并对生物质预处理技术发展的前景进行了展望。 关键词：棉花秸秆；预处理；生物乙醇 RESEARCH ON PRETREATMENT OF COTTON STALK FOR BIOETHANOL PRODUCTION ABSTRACT Ethanol is promising alternative energy source for the limited crude oil. Ethanol mainly comesfrom aged grain in our country. However, the aged grain which is used to produce ethanol is lim-ited. Cotton stalk is composed of cellulose, hemicellulose, lignin and solvent extractives. Ethanol can be obtained by pretreatment, fermentation and dehydration of cotton stra-w. In the current circumstances of energy shortage, abundant and renewable cotton str-aw has caused widespread concern. Petreatment, the critical technology for transformation of lignocellulosic materials to ethanol, can significantly enhance the hydrolysis of cellulose, and then reduce the cost of ethanol production. Progress in research and development of pretreatment is re-viewed in this paper, and the advantages and disadvantages of different methods of pretreatment a-re summarized and analyzed in detail. The prospect of pretreatment is also discussed. KEY WORDS: Cotton stalk; Pretreatment; Bioethanol 第一章 文献综述 1.1 前言 能源是当今社会赖以生存和发展的基础。目前，石油等传统化石燃料所造成的环境污染日益严重，而且其储量逐渐减少。因此，人们在积极地寻找可替代能源。生物质因其存量丰富、环境友好、可以制备生物燃料如生物乙醇、生物柴油等成为合适的、可再生的能源资源（Hamelinck et al. 2005; Sun and Cheng 2002）。 进入 21 世纪，燃料乙醇成为全世界研究的热点，燃料乙醇也称生物燃料、燃料酒精、汽油醇、乙醇汽油等，是将乙醇进一步脱水再加上适量的变性剂后形成变性燃料乙醇。它作为一种生物能源，具有廉价、清洁、环保、安全、可再生等优点，有望取代日益减少的化石燃料。目前，我国燃料乙醇生产基本上以粮食为原料，这对我国的粮食生产和消费是一个严峻的挑战。在此背景下，由木质纤维素生物质生产生物乙醇是一个较好的选择，这避免了与粮食供应的直接竞争，而且这些原料的成本低。 2007年6月7日 棉花秸秆中纤维素含量高达32％～46％，半纤维素含量为20％～28％，可通过生物转化生产生物乙醇。木质纤维素生物质制备乙醇包括预处理、酶水解纤维素和半纤维素、糖发酵和乙醇的回收、纯化等主要步骤。但是棉花秸秆为木质秸秆，直接对其进行糖化或生物转化十分困难，所以预处理是高效利用秸秆制备燃料乙醇的关键所在。大量的预处理方法譬如酸预处理、碱预处理、汽爆等已经作用于稻草、小麦秸秆、玉米秸秆等原料（Carvalheiro et al. 2008; Hendriks and Zee