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                  木質纖維素生產燃料乙醇的研究現狀
                  日期:2016/12/13 13:50:29 來源:

                   木質纖維素生產燃料乙醇的研究現狀

                   摘要:介紹了近年來國內外木質纖維素生產燃料乙醇的技術現狀。評述了纖維素原料生產乙醇的預處理及水解為葡萄糖和發酵成酒精的各生產工藝。分析了各工藝的技術特點和經濟性。提出應進一步加強纖維素生產燃料乙醇的研究! 〗洕鐣陌l展以能源為重要動力,經濟越發展,能源消耗越多。


                  到2059年,也就是世界上第一口油井開鉆200周年之際,世界石油資源大概所剩無幾[1]。而生物質能是由植物的光合作用固定于地球上的太陽能,最有可能成為21世紀主要的新能源之一。據估計,植物每年貯存的能量約相當于世界主要燃料消耗的10倍;而作為能源的利用量還不到其總量的1%。

                  專家預測,生物質能源將成為未來持續能源重要部分,到2015年,全球總能耗將有40%來自生物質能源!

                   然而燃料乙醇的生產如均以糖類或糧食為原料,其產量受到糧食資源的限制,難以長期滿足能源需求。從長遠考慮必須進行科技創新,擴大原料來源。含木質纖維素的生物質廢棄物是生產燃料乙醇的另一原料來源,它包括農作物秸稈、林業加工廢料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的廢棄生物質等[2]。國內外專家對木質纖維素原料轉化為乙醇燃料進行了大量的研究。木質纖維素轉化為乙醇的步驟主要分為兩步:纖維素水解成糖,糖發酵成醇。由于木質纖維素結構復雜,纖維素、半纖維素不但被木質素包裹,而且半纖維素部分共價和木質素結合,纖維素具有高度有序晶體結構.因此必須經過預處理,使得纖維素、半纖維素、木質素分離開,切斷它們的氫鍵,破壞晶體結構,降低聚合度,以提高水解效率。表1列出了幾種木質纖維素中纖維素、半纖維素和木質素的含量[3]。  

                  1燃料乙醇的生產現狀  

                  2001年世界乙醇年產量達314億升,其中近200億升為燃料乙醇,約占乙醇總量的63%。各大洲的產量分別為:美洲205.7億升,歐洲41.5億升,亞洲5.3億升,非洲5.3億升,大洋洲1.8億升[4]! 〔浑y看出,美洲在乙醇的生產上仍然是世界乙醇生產的領頭羊,同樣在將纖維質轉化為燃料酒精的研究、生產和應用方面,巴西和美國也走在了世界的前列。在美國,政府積極鼓勵燃料酒精的生產和使用。在政府的大力倡導下,酒精燃料在美國的燃料市場上的份額已達到8%。1998年10月第一家商業性轉化纖維質為酒精的工廠由BC International在路易斯安那Jennings開始破土動工,該廠以蔗渣和稻殼為原料,年產酒精20×106加侖! 

                  1998年的12月,美國路易斯安那州的一家名為國際生物燃料的公司,宣布他們將利用申報了的專利技術,以纖維質為原料大規模生產酒精,預計年產量為2500kt。除此之外,加利福尼亞和紐約用城市垃圾生產酒精的建廠計劃亦在進行中[5];在巴西,酒精工業是國民經濟的支柱,他們利用榨汁后的蔗渣發酵燃料酒精! 〉侥壳盀橹,巴西所產汽車90%采用酒精燃料發動機,全國一半多的交通工具使用的是酒精燃料。日本的研究者對纖維素的酒精發酵也作了大量的研究,日本通產省從1980年起制定了生物質燃料化的七年研究開發計劃,并設置了生物質研究委員會,經費預算總額為260億日元,其中技術開發費用達124億日元! 

                  日本工業技術研究院微生物工業研究所從1979年起,開始進行稻草、廢木材能源化的研究,目的是降低成本、進行工業化生產,至今酒精發酵技術已基本完善。英、法、印度等國也都在計劃生產燃料酒精。綜上所述,在國外,以纖維質為原料生產酒精費正逐步走向一個技術成熟的階段[6,7]! 


                  與美國等國家相比,我國的燃料乙醇生產只是在近幾年才受到政府高度重視,起步較晚,但是自2000年以來,我國推廣使用車用乙醇汽油工作取得了很大進展。目前,我國推廣使用車用乙醇汽油工作已取得階段性成果[8,9]。2001年4月,河南天冠集團公司和黑龍江華潤金玉實業有限公司老廠變性燃料乙醇改擴建項目已相繼投產[10],吉林省新建60萬噸燃料乙醇項目在2001年9月22日正式開工建設。但對以纖維素為原料生產酒精的工藝條件的研究還不成熟。雖然中國科學院早在1980年就在廣州召開了“全國纖維素化學學術會議”,把開發利用纖維素資源作為動力燃料提到議事日程上來,但是到目前為止,仍沒有取得重大突破,天然纖維素轉化為酒精的新型開發技術在工業上尚未大規模實施,其工藝技術的改進和基礎理論的研究仍在進行之中。因此在我國以纖維質廢物為原料生產酒精仍需進一步的深入研究! 


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