木质纤维素制备燃料乙醇技术研究.pptVIP

木质纤维素制备燃料乙醇的技术研究;目前的工业生产模式不可持续;;可持续开展

可再生资源清洁生产工艺环境友好产品;1.1生物乙醇简介[1];;使用生物乙醇的一些汽车;1.2生物乙醇主要特点[2];1.3纤维素生物质生产乙醇的优势[3];1.4生产工艺[4];生物化学转换;2预处理(Pretreatment)[5-8];机械粉碎

高温水解

微波处理

蒸汽爆破

高能辐射

液态热水预处理等;机械粉碎;高温水解;微波处理;蒸汽爆破;高能辐射;液态热水预处理;2.2化学法;稀酸预处理;酸的中和带来无机物污染

后续的纤维水解酶价格高

酸水解后半纤维水解混合糖的利用(涉及浓度上下问题)

酸处理副产物糠醛等对发酵影响;碱处理;氨处理;臭氧分解;有机溶剂法;湿氧化法;2.3微生物处理法

利用自然界中的微生物除去纤维素的木质素外壳，可得到有价值的副产品单细胞蛋白

优点：副反响少

可能生成的抑制性产物少

选择方法：分解木质素，而不分解纤维素〔或

活性低〕

木腐菌〔白腐菌，褐腐菌，软腐菌〕，其中白腐菌的分解能力最强;预处理技术的比较

;纤维素预处理方法虽然很多,但都存在一定的弊端,物理法对环境污染较小,但能耗过大;化学方法中,酸预处理虽然可以提高反响速度,但稀酸对酶解有抑制作用,需要进行脱毒处理,氢氧化钠的本钱较高且易产生环境污染,石灰的本钱较低,但是需要的石灰量较大,容易产生沉积;蒸汽爆破法和生物处理法是今后木质纤维素预处理的开展方向,但目前蒸汽爆破法的本钱还比较高,难于在当前实现工业化要求,生物处理的周期较长,仍需加强对菌种的选育和改进,提高降解效率,缩短作用时间。;3、木质纤维素的水解[9-12]

技术路线：

酸水解

酶水解;

浓酸水解的原理是结晶纤维素在较低温度下可完全溶解在硫酸中,转化成含几个葡萄糖单元的低聚糖。把此溶液加水稀释并加热,经一定时间后就可把低聚糖水解为葡萄糖。

稀酸水解的机理是溶液中的氢离子可和纤维素上的氧原子相结合,使其变得不稳定,容易和水反响,纤维素长链即在该处断裂,同时又放出氢离子,从而实现纤维素长链的连续解聚,直到分解成为最小的单元葡萄糖。;3.2酶水解;3.3纤维素酸催化水解和酶催化水解的比较;4发酵技术[13-16]

利用木质纤维素原料生物转化酒精主要有几种途径：分步水解和发酵(SHF)、同时糖化和发酵(SSF)和直接微生物转化(DMC)。

4.1分步水解和发酵(SHF)

分步水解和发酵即纤维素酶法水解与乙醇发酵分步进行，这种方法最大的优点就是各步都可以在各自的最适温度下进行，45～50℃酶解，30～35℃乙醇发酵。而其最大也是致命的缺点是在酶解过程中释放出来的糖会反响抑制酶的活性，因此纤维素的浓度无法提高，相应的要求提高酶用量才能得到一定的乙醇产量。;纤维素外切酶;4.2同时糖化和发酵(SSF)

同时糖化和发酵即纤维素酶解与葡萄糖的乙醇发酵在同一个反响器中进行，酶解过程中产生的葡萄糖被微生物所迅速利用，解除了葡萄糖对纤维素酶的反响抑制作用，提高了酶解效率，一方面工厂大罐发酵生产纤维素酶，另一方面将原材料进行预处理后参加纤维素酶和酵母菌株进行同时糖化发酵，不水解的木质素和纤维素残渣别离开来燃烧提供能量，乙醇那么通过传统蒸馏工艺回收。;;由图可看出，同步法与两步法最大的区别在于纤维素的水解和糖液的发酵在同一个反响器内进行，简化了流程。这样，葡萄糖不断被发酵成酒精，促进了反响的动力学过程，从而减轻了水解产物葡萄糖对酶的反响抑制作用；缩短了反响时间；提高了发酵产率。

但也存在着一些缺点：水解和发酵的温度不协调〔酶水解的最正确温度在45～55℃，酵母发酵的最正确温度在28～30℃〕；木糖等其它物质的抑制作用。;4.3直接微生物转化(DMC)

直接微生物转化也称为统合生物工艺〔CBP〕即作物秸秆中的纤维素成分通过某些微生物的直接发酵可以转换为酒精。前两种方法都要求有独立的纤维素酶生产，而这种方法那么一步包括了所有这三个步骤:纤维素酶生产、纤维素水解和发酵糖为酒精。首先，SSF依赖于对酵母的改造和生产纤维素酶的本钱的进一步降低；其次，DMC菌种的纤维素酶活性在整个半通氧发酵过程中都保持稳定的水平。;问题：

效率低、易失活，不能连续催化。

解决思路

深入研究纤维素酶的催化机理，提高效率

寻找新的高效纤维素酶及协同降解因子

;5.乙醇提纯工艺[17-20]

燃料乙醇的生产