植物纖維原料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇研究進(jìn)展

第29卷第2期可再生能源Vol 29 No.220l1年4月Renewable Energy ResourcesApr. 2011植物纖維原料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇研究進(jìn)展姚秀清',張全(1.遼寧石油化工大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院,遼寧撫順113001;2.撫順石油化工研究院,遼寧撫順113001)摘要:綜述了以植物纖維素為原料生產(chǎn)燃料乙醇的4種不同工藝,包括:分段水解與發(fā)酵(SHF)、同步糖化和發(fā)酵(S)同步糖化共發(fā)酵(SCF和聯(lián)合生物加工工藝(CBP),并比較了它們的成熟程度以及優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)述了纖維乙醇在國內外的發(fā)展現狀,同時(shí)提出了我國今后一段時(shí)間內發(fā)展纖維乙醇的策略關(guān)鍵詞:植物纖維;燃料乙醇;生物質(zhì)能;纖維素酶中圖分類(lèi)號:TK6;S2162文獻標志碼:A文章編號:1671-5292(2011)02005906Status of fuel ethanol production by fermentation ofvegetable cellulosic materialYAO Xiu-qing, ZHANG Quan(l. Liaoning University of Petroleum and Chemical Technology, Fushun 113001, China; 2. Fushun Research In-stitute of Petroleum and Petrochemicals, Fushun 113001, China)Abstract: Four technologies for fuel ethanol production by fermentation of vegetable cellulosicmaterial were summarized in this paper, including separate hydrolysis and fermentation(SHF), simultaneous saccharification fermentation(SSF), simultaneous saccharification and co-fermentation(SSCF) and consolidated bioprocessing (CBP), and the merits and drawbacks of them were com-pared at the same time. Furthermore, the research and development of cellulosic ethanol at homeand abroad was sketched, and the development strategies for cellulosic ethanol in China in futureKey words: vegetable cellulose; fuel ethanol; biomass energy; cellulose0引言有明顯優(yōu)勢。與生物柴油及其它生物能源相隨著(zhù)世界人口增長(cháng)和各國工業(yè)化程度的提比,燃料乙醇的生產(chǎn)已經(jīng)具有了相當規模(2002高,能源消耗持續上升。石油是滿(mǎn)足能源需求的主年全球大約生產(chǎn)1700萬(wàn)t),主要是以含糖物質(zhì)要資源,但是石油資源是有限的,科學(xué)家預測,到為原料通過(guò)發(fā)酵法生產(chǎn)的。在汽油中摻入10%的2050年原油產(chǎn)量將由2009年的258億桶(3525無(wú)水乙醇(E10不僅可以緩解能源壓力,還能提高億t)下降到50億桶(683億t)。生物能源作為辛烷值,改善尾氣排放質(zhì)量。在美國和巴西燃料種可再生的交通運輸燃料,能夠有效地降低有乙醇作為石油替代品已廣泛用作交通運輸燃料。害氣體的排放,減緩環(huán)境污染,同時(shí)改變現有不平2000~2008年,全球生物乙醇產(chǎn)量呈急速上等的石油供求關(guān)系,保持續供應,比礦質(zhì)燃料具升趁凵中國煤化工8年全球乙醇收稿日期:201007-25CNMHG作者簡(jiǎn)介:姚秀清(1978-)女,天津人,講師主要研究方向為環(huán)境與資源微生物。E-mil: yaoxiuqingf0418@163com可再生能獠2011,29(2)產(chǎn)量分別為1362萬(wàn),2450萬(wàn),3630萬(wàn)和后兩個(gè)發(fā)酵罐中的發(fā)酵液集中進(jìn)入蒸餾塔進(jìn)行乙5288萬(wàn)t,其中,60%以糖類(lèi)作物生產(chǎn)、33%以其它醇回收,見(jiàn)圖1(b)。方案一優(yōu)點(diǎn)是C5糖和C6糖作物為原料通過(guò)發(fā)酵法生產(chǎn),其余的7%則通過(guò)合可共用一個(gè)發(fā)酵罐,節省了裝置投資成本;缺點(diǎn)是成的方法生產(chǎn)。以糖類(lèi)和淀粉類(lèi)作物為原料發(fā)C6糖的發(fā)酵副產(chǎn)物可能會(huì )對后續C5糖的發(fā)酵具酵生產(chǎn)乙醇的技術(shù)已經(jīng)很成熟,但這些作物作為有一定的抑制作用。方案二則正好相反,它們各有人類(lèi)賴(lài)以生存的食糧不能無(wú)限制地用于燃料乙醇可取之處,但與后面介紹的同步糖化發(fā)酵(SSF)生產(chǎn)。相對于糖類(lèi)和淀粉類(lèi)作物而言,木質(zhì)纖維素和同步糖化共發(fā)酵(SSCF)相比,具有兩個(gè)共性的屬于非糧原料,而且資源豐富。它主要來(lái)源于麥問(wèn)題:①葡萄糖對纖維素酶反饋抑制比較嚴重,纖草、玉米秸稈、玉米芯、大豆渣、甘蔗渣等農業(yè)廢棄維素酶水解過(guò)程后期水解速率明顯偏低,纖維素物;制漿和造紙廠(chǎng)的纖維渣、鋸末等工業(yè)廢棄物;酶的使用效率較低,不利于降低纖維素酶成本;②樹(shù)皮、枝椏、樹(shù)葉等林業(yè)廢棄物;廢紙、包裝紙等城C5糖和C6糖采用不同的菌種分開(kāi)發(fā)酵,不利于市廢棄物。據估計,全世界木質(zhì)纖維素原料量為乙醇濃度的積累,會(huì )提高乙醇蒸餾的能耗。100億~500億t,約占生物量的50%。我國每年僅牛產(chǎn)纖維素農作物秸稈產(chǎn)量即可達7億t,大量被廢棄而未加纖維素隔利用的纖維素物質(zhì)(小枝、樹(shù)皮、樹(shù)葉、屑和廢紙半纖維素水解解C6糖發(fā)酵等)每年也約有5億t,如果只利用其中的1億t,也能年產(chǎn)2000萬(wàn)t的燃料乙醇。由此可見(jiàn),開(kāi)發(fā)C5發(fā)雨木質(zhì)纖維素生產(chǎn)乙醇的新工藝具有很好的前景。本文簡(jiǎn)要介紹了利用植物纖維素為原料生←乙醇+水產(chǎn)燃料乙醇的各種工藝,比較了各工藝的成熟程(b)產(chǎn)生產(chǎn)纖維素橢度以及優(yōu)缺點(diǎn),分析了國內外對該領(lǐng)域的研究和利用情況,并提出了我國今后一段時(shí)間內纖維素纖維水解十酶水解+6發(fā)醒乙醇的發(fā)展策略。C糖發(fā)酵1纖維乙醇生產(chǎn)工藝可溶性糖利用植物纖維素為原料生產(chǎn)燃料乙醇,根據圖1分段糖化與發(fā)酵工藝流程示意圖生產(chǎn)工藝特點(diǎn)可分為4種:①分段水解與發(fā)酵Fig. I Flow diagram of SHF process(SHF);②同步糖化和發(fā)酵(S;③同步糖化共發(fā)12同步糖化和發(fā)酵酵(SSCF);④聯(lián)合生物加工工藝(CBP)。美國的Tak在20世紀70年代開(kāi)發(fā)了同步1.1分段水解與發(fā)酵糖化和發(fā)酵工藝(SF),即把經(jīng)預處理的生物質(zhì)、分段水解與發(fā)酵(SHF)工藝流程主要特點(diǎn)是纖維素酶和發(fā)酵用微生物加入一個(gè)發(fā)酵罐內,使纖維素水解、已糖發(fā)酵以及戊糖發(fā)酵分開(kāi)進(jìn)行,酶水解和發(fā)酵在同一裝置內完成,分離出的戊糖該工藝可采取兩種方案。方案一:將纖維素原料單獨發(fā)酵,見(jiàn)圖2。SSF工藝去掉了獨立的纖維素依次進(jìn)行半纖維素水解(預處理)和纖維素水解水解反應器,從而減少了反應器的數量。同時(shí),(酶水解),兩股水解液集中打入到發(fā)酵罐中,先SSF工藝中纖維素水解產(chǎn)生的還原糖會(huì )同步發(fā)酵接人C6酵母菌進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵,發(fā)酵液進(jìn)行蒸生產(chǎn)纖堆素餾回收乙醇,保留未被轉化的木糖溶液再重新打回到發(fā)酵罐中,接入C5發(fā)酵菌種進(jìn)行木糖發(fā)酵纖維家酶CC發(fā)酵結束后再次蒸餾回收乙醇,屺圖1(a)。方案二:將預處理獲得的半纖維素水解液(主要含半纖維素水解C5糖發(fā)醇}↓纖維素水解C6糖發(fā)酵C5糖)和纖維素酶解液(主要含C6糖)分別打入中國煤化工到C5糖和C6糖發(fā)酵罐,分別接入C6酵母菌和CNMHG程示意圖C5發(fā)酵菌種,葡萄糖和木糖的發(fā)酵平行進(jìn)行,然w uiagiall UI or process姚秀清,等植物纖維原料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇研究進(jìn)展生成乙醇,很大程度上減緩了產(chǎn)物對酶解的抑制和C6糖采用同一個(gè)發(fā)酵菌種在同一個(gè)發(fā)酵罐中作用。發(fā)酵,該工藝不僅有利于緩解葡萄糖對纖維素酶SSF工藝在纖維素酶的生產(chǎn)成本和水解發(fā)的反饋抑制作用,節省設備投資費用,還有利于發(fā)酵成本之間存在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡,水解時(shí)間越短,需酵液中乙醇的積累,提高木質(zhì)纖維素乙醇發(fā)酵液要的纖維素酶越多,發(fā)酵成本越低,反之水解時(shí)間中最終的乙醇濃度,降低乙醇回收單元中乙醇蒸越長(cháng),需要的酶越少,發(fā)酵成本隨之上升。SF工餾的能耗,以大幅度降低乙醇生產(chǎn)成本。美國普渡藝常用的微生物是木霉霉菌和酵母 S cerevisiae。大學(xué)的 Nancy Ho教授對此作出了重大貢獻,她和最佳反應溫度為37℃左右,是水解溫度(45~她的團隊采用基因工程手段把畢赤酵母中與木糖50℃)和發(fā)酵溫度(30℃)的折衷選擇。由于不是代謝有關(guān)的基因克隆到釀酒酵母1400的染色體最佳酶解溫度,SF工藝中酶解的速率相對較慢,上,構建了一株能夠同時(shí)以木糖和葡萄糖為原料通常情況下,酶解與發(fā)酵時(shí)間控制在3~4d。為了發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的工程菌株LNH-ST,該菌株在使SSF工藝的溫度提高到最佳的酶解溫度,可采NRIL的9000L中試裝置上,通過(guò)SSCF工藝對用嗜熱酵母和細菌作為乙醇發(fā)酵菌株。稀酸預處稀硫酸預處理的玉米秸稈進(jìn)行同步糖化共發(fā)酵試理的楊木片在40℃條件下,用嗜熱假絲酵母C.驗,4d時(shí)間葡萄糖和木糖的轉化率分別達到acidothermophilum可獲得80%的理論轉化率啊。784%和561%,發(fā)酵液中乙醇濃度達到434SF工藝與SHF相比具有下列優(yōu)點(diǎn)①通過(guò)g/。在糖化過(guò)程中同步發(fā)酵轉化對纖維素酶具有抑制14聯(lián)合生物加工工藝作用的中間產(chǎn)物葡萄糖生成最終產(chǎn)物乙醇提高近年來(lái),由于生物工程的發(fā)展,往往可以利用了纖維素酶的水解效率;②纖維素酶需求量少;③一種工程菌完成多步驟的生物反應,在一個(gè)生物產(chǎn)率高;④中間產(chǎn)物葡萄糖及時(shí)發(fā)酵轉化為乙醇,反應中將原料轉換成為產(chǎn)品。人們也希望采用這對體系的無(wú)菌要求較低;⑤反應時(shí)間較短;⑥反應樣的方式利用纖維素,從而產(chǎn)生所謂的纖維素利容器體積較小。但同時(shí)SSF過(guò)程中產(chǎn)生的乙醇也用的CBP設想,見(jiàn)圖4。盡管這樣的設想還在不會(huì )對纖維素酶的活性產(chǎn)生抑制作用。須要改進(jìn)的斷地改進(jìn)和完善中,但是初步地估算,用CBP生技術(shù):①水解和發(fā)酵溫度之間的矛盾;②細菌的耐產(chǎn)乙醇的成本約為093美分幾四,約為SSCF工藝乙醇能力;③乙醇對酶的抑制作用的14。CBP工藝把纖維素酶的制備和C5C6糖13同步糖化共發(fā)酵發(fā)酵功能集中在一個(gè)微生物工廠(chǎng)中,體現了現代SSCF是指纖維素水解與己糖和戊糖發(fā)酵過(guò)生物技術(shù)的完美結合,把生物質(zhì)制乙醇過(guò)程傳統程同時(shí)進(jìn)行的工藝,見(jiàn)圖3。Lynd認為SSCF工藝工藝各單元進(jìn)行整合,簡(jiǎn)單易行,但是該工藝真正具有很好的應用前景,DOE和美國國家可再生工業(yè)化還有很長(cháng)的路要走。能源實(shí)驗室NREL)已經(jīng)對這個(gè)工藝進(jìn)行了中試試驗,并且正作進(jìn)一步研究。SSCF工藝過(guò)程與SSF相比更進(jìn)一步,在纖維素酶水解與C6糖發(fā)酵同時(shí)進(jìn)行的基礎上,C5糖生產(chǎn)纖維素酶半纖維素水解纖維素水解生產(chǎn)纖維素酶C5和C6糖共發(fā)酵纖維家降圖4聯(lián)合生物加工工藝流程示意圖纖維震水解2國內外研究進(jìn)展半纖維素水解C5和C6糖發(fā)21國外進(jìn)展2.L.1中國煤化工圖3同步糖化共發(fā)酵工藝流程示意圖CNMH生能源實(shí)驗室Fig3 Flow dof SHCF process(NREL人1小=工,已醇的技術(shù)研究?？稍偕?011,29(2)早在1995年已經(jīng)建立了每天處理1t原料干基醇)。2009年, logen公司共生產(chǎn)纖維乙醇的中試廠(chǎng)叫。該廠(chǎng)房設備單元包括原料水洗和粉581042L(合465t);2004年以來(lái),累計共生產(chǎn)乙碎單元、熱化學(xué)預處理單元、同步糖化與發(fā)酵單元醇1026394L(合821t),并已經(jīng)開(kāi)始在加拿大渥和乙醇蒸餾單元。太華的加油站出售嗎。他們與美國(印地安那州)最大的乙醇生產(chǎn)商logen公司的技術(shù)有以下幾點(diǎn)創(chuàng )新:①開(kāi)發(fā)了之一 New Energy Company合作發(fā)酵玉米粒和淀一個(gè)有效的預處理方法,增加了酶與植物纖維接粉中的纖維素纖維,乙醇產(chǎn)率達到13%。他們還觸的表面積,利用經(jīng)過(guò)改進(jìn)的蒸汽爆破過(guò)程提高與美國最大的石油公司之一阿莫科公司( amoco了乙醇產(chǎn)率,加強了預處理效率,減少了成本;②corporation)合作開(kāi)發(fā)利用各種不同的纖維素廢棄開(kāi)發(fā)了全新的針對專(zhuān)門(mén)預處理原料的高效纖維素物質(zhì)為原料生產(chǎn)乙醇的工藝。NREL采用的工藝酶體系,同時(shí)他們還向全世界范圍內的造紙業(yè)、紡路線(xiàn)是SSF,發(fā)酵菌株為 S cerevisiae,同步糖化與織業(yè)以及動(dòng)物飼料業(yè)的生產(chǎn)商提供纖維素酶的服發(fā)酵的溫度控制在38℃。通過(guò)這樣一個(gè)工藝,他務(wù);③開(kāi)發(fā)了通過(guò)多步水解實(shí)現分別水解與發(fā)酵們能夠把80%的含纖維素生物質(zhì)轉化為乙醇。通的水解反應器體系,利用該反應器葡萄糖產(chǎn)率高;過(guò)優(yōu)化發(fā)酵液中的最終乙醇濃度和生產(chǎn)速率,他④擁有先進(jìn)的微生物與發(fā)酵體系,能夠發(fā)酵C5們的最終目標產(chǎn)率為95%。他們開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)生和C6糖為乙醇,發(fā)酵液中的乙醇利用傳統蒸餾產(chǎn)乙醇技術(shù)在成本上有了很大的突破。酶消耗成的方法回收,生產(chǎn)燃料乙醇本在整個(gè)工藝中僅占5%左右。而SF過(guò)程成為22國內進(jìn)展整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的中心環(huán)節。中糧集團是國內最大的以玉米和木薯為主美國政府還資助了諾維信( Novozyme)和杰能要原料的燃料乙醇生產(chǎn)商,現有產(chǎn)能72萬(wàn)to科( Genencor)兩家酶制劑公司,用來(lái)提高酶活性,2006年以來(lái),該公司在纖維乙醇項目投入了較以降低纖維素酶的成本。 Genencor和 Novozyme大精力,在黑龍江啟動(dòng)建設年產(chǎn)500t纖維素乙公司是美網(wǎng)最重要的酶生產(chǎn)廠(chǎng)商在2002年以后醇試驗裝置,以玉米秸稈為原料,年消耗量約它們從 NREL/DOE獲得了大約3600萬(wàn)歐元的資3500t。預處理直接采用加拿大 sunOpta裝置的金用來(lái)降低纖維素酶的成本。 Novozyme生物技術(shù)連續蒸汽爆破技術(shù);酶制劑由丹麥諾維信公司提部門(mén)通過(guò)采用生物信息、直接進(jìn)化等生物技術(shù),將供。諾維信最近宜布:公司最新研發(fā)的生產(chǎn)1L燃料級乙醇所需纖維素酶的成本從最初 Celliectec2酶可使生物燃料工業(yè)纖維素乙醇生超過(guò)1美元的水平大幅減少到低于66美分。產(chǎn)成本低于044美元L。2009年,中糧集團從2006年開(kāi)始, Novozyme與中國糧油和食中石化和諾維信3家攜手組建了纖維素乙醇研品公司( COFCO)合作建立500t中試裝置,并為究團隊。2010年6月,北京“中美先進(jìn)生物燃料中試裝置提供纖維素酶。2009年,中國石化集團論壇”期間,中糧諾維信與 Nancy Ho教授所在公司正式加人 Novozyme和 COFCO合作團隊,3的公司 Green Tech America Inc.簽訂了Ho酵母家合作共同開(kāi)發(fā)用谷物秸稈生產(chǎn)纖維素生物乙醇的轉讓協(xié)議。中糧集團/中石化/諾維信團隊已經(jīng)的商業(yè)化規模工藝,合作范圍涉及生物乙醇的生整合了全球優(yōu)勢資源,初期的商業(yè)化規模裝置將產(chǎn)和分銷(xiāo)的整個(gè)價(jià)值鏈。于2011年投入運行。212加拿大2003年,吉林輕工業(yè)設計研究院與丹麥瑞速logen于2004年投資300萬(wàn)美元,建立了年國家實(shí)驗室合作,進(jìn)行“玉米稈濕氧化預處理生產(chǎn)產(chǎn)300萬(wàn)-400萬(wàn)L(約合2400~3200t)乙醇的纖乙醇”的研究工作。他們在實(shí)驗室利用濕氧化預處維素乙醇工業(yè)示范裝置。該示范裝置以麥稈為原理玉米秸稈,纖維素得率為78.2%-83.6%;預處理料,采用 logen的自主知識產(chǎn)權的酶技術(shù),用多步原料的酶解率為86.4%,利用10L發(fā)酵罐發(fā)酵糖化及分步糖化與發(fā)酵工藝,C5和C6糖全利用62h發(fā)酵,日加工原料約40t。利用整合工藝每噸纖維下,中國煤化工用C糖的情況t玉米稈。該技物(ibre)可產(chǎn)乙醇340L(合37t原料產(chǎn)1t乙術(shù)還CNMHG進(jìn)展報道。姚秀清,等植物纖維原料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇研究進(jìn)展上海華東理工大學(xué)承擔了國家“863”項目“農2005年3月,建成了年產(chǎn)300t生產(chǎn)線(xiàn)并連續運林廢棄物制取燃料乙醇技術(shù)"研究,已建成年產(chǎn)燃行,多項秸稈乙醇關(guān)鍵技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。料乙醇600t的示范工廠(chǎng)。他們以稀酸為催化劑,2006年10月,經(jīng)河南省發(fā)改委批準,開(kāi)工建設國采用兩步串聯(lián)法直接水解玉米秸稈為木糖和葡萄際上首個(gè)規模3000ta秸稈乙醇產(chǎn)業(yè)化示范生產(chǎn)糖。采用稀鹽酸水解玉米秸稈的優(yōu)點(diǎn)是反應溫度線(xiàn)。2008年4月整體工程聯(lián)動(dòng)調試完成生產(chǎn)線(xiàn)較稀硫酸要低,但是稀鹽酸成本高腐蝕性強,對運行平穩,產(chǎn)品質(zhì)量合格率達到100%。該公司開(kāi)設備的要求較高。發(fā)的原料預處理新工藝中,秸稈經(jīng)預處理后發(fā)酵江南大學(xué)以玉米芯為原料采用先濃酸后稀酸單糖的收率提高;選育出了纖維素酶生產(chǎn)菌株和的水解方法,工藝得糖率可達到81%,水解液用半纖維素酶生產(chǎn)菌株,建立了酶生產(chǎn)車(chē)間,進(jìn)行了石灰中和后,即可接種酵母發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。濃酸水工業(yè)化生產(chǎn);開(kāi)發(fā)了規?；a(chǎn)秸稈纖維乙醇的解法獲得的糖產(chǎn)率很高(90%),可以針對各種不關(guān)鍵工藝及糖化設備;成功選育馴化了可同化木同的原料,處理時(shí)間相對較長(cháng)(總共10-12h),并糖生產(chǎn)乙醇的菌株,其發(fā)酵性能得到大幅提高,糖且對單糖的降解較少,因此,具有一定的可行性。醇轉化率已提高到45%以上,耐乙醇能力已提高但是,要想使濃酸水解過(guò)程在經(jīng)濟上可行,還必須到12%以上通過(guò)酸的回收循環(huán)再利用來(lái)盡可能地降低酸的消3開(kāi)發(fā)建議耗,提高成本效率。早期(1948年)膜分離裝置已綜上所述的燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)有的已經(jīng)有工經(jīng)能夠回收80%的酸,現在的連續離子交換能夠業(yè)化應用,有的還在實(shí)驗室階段,甚至還有的只是回收卯%的酸(以損失2%的糖為代價(jià))。而且濃未來(lái)的趨勢。若要進(jìn)一步研究與開(kāi)發(fā),對于短期、酸水解比稀酸水解所需的設備要昂貴很多中期和長(cháng)期規劃而言,可以選擇3種不同的體系。山東大學(xué)微生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)展短期規劃工藝的各單元一般僅選擇現階段已經(jīng)可了“纖維素原料轉化乙醇關(guān)鍵技術(shù)”研究。先后進(jìn)用于工業(yè)化或已經(jīng)中試的技術(shù);中期規劃可以選行了酸水工藝、蒸汽爆破、低溫氨爆破纖維素酶擇中試技術(shù)和有希望的小試技術(shù);而長(cháng)期規劃則生產(chǎn)技術(shù)、天然廢物利用策略等研究。山東禹城傾向研究那些利用生物質(zhì)轉化為乙醇技術(shù)中理論龍力生物科技有限公司投資16億元建成年產(chǎn)5上可行,而又不成熟的技術(shù)。萬(wàn)t的裝置,該裝置采用龍力公司與山東大學(xué)合表1對這3種體系舉例做了描述:短期規劃作開(kāi)發(fā)的纖維廢渣生產(chǎn)乙醇新技術(shù),并選用獲得采用SF工藝:應用稀酸法預處理,具有成本高國家發(fā)明專(zhuān)利的高活性?xún)?yōu)良纖維素酶制造方法。污染環(huán)境的缺點(diǎn);采用酶法水解纖維素,與稀酸法利用該裝置木糖渣纖維素轉化率達到85%,纖維比較現有技術(shù)已經(jīng)具有成本低,產(chǎn)率高的優(yōu)勢,纖素酶發(fā)酵液的濾紙酶活達到98U/ml。龍力公司維素酶的生產(chǎn)需要消耗5%的、經(jīng)預處理的纖維素在以玉米芯為原料生產(chǎn)低聚木糖和木糖醇的流作為纖維素菌生長(cháng)的碳源;生產(chǎn)規模設計為能量程中,酸解玉米芯中所含半纖維素,洗出C5糖,輸入500MW,配置一個(gè)以木質(zhì)素廢渣為燃料的剩余的殘渣中主要成分是纖維素和木質(zhì)素。這個(gè)鍋爐生產(chǎn)工藝所需的蒸汽,同時(shí)利用渦輪機把部過(guò)程相當于用秸稈生產(chǎn)乙醇時(shí)的預處理脫半纖分蒸汽用以發(fā)電維素過(guò)程,龍力公司利用生產(chǎn)木糖和低聚木糖過(guò)表13種體系的主要區別程中產(chǎn)生的殘渣作纖維素乙醇生產(chǎn)的原料屬于Table I The main differences between the three systems廢渣利用,而且比傳統的纖維素乙醇生產(chǎn)節省了短期(5a)中期(10a)長(cháng)期(20a)預處理過(guò)程,可大大降低纖維乙醇的成本。龍力生物質(zhì)輸入高熱值500X100MwW2000MW預處理公司現有的5萬(wàn)t纖維素乙醇裝置是全球最大碾碎、稀酸蒸汽爆破纖維素酶生產(chǎn)單獨反應器從供應商購買(mǎi)CBP反應器的纖維乙醇裝置纖維素水解河南天冠企業(yè)集團從1997年開(kāi)始先后與山工藝流東大學(xué)和浙江大學(xué)等多所高校進(jìn)行合作,開(kāi)展秸發(fā)電裝中國煤化工鍋爐或 BIG/CC稈乙醇生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化示范項目的攻關(guān)。技術(shù)發(fā)THsCNMHG實(shí)驗室/計劃可再生能源2011,29(2)中期規劃采用SSCF工藝:預處理采用蒸汽8] GRETHLEIN HE, DILL TThe cost of ethanol produc爆破法,這個(gè)預處理方法對木糖的產(chǎn)率會(huì )比稀酸tion from lignocellulosic biomass -A comparison of se法低,但是下一步葡萄糖的產(chǎn)率會(huì )從80%升高到lected altemative processes[M]. USA: Michigan Biotech-90%;纖維素酶也可以在單獨的反應器中自己生nology Institute, 1993. 118-120產(chǎn),但是從供應商手中購買(mǎi)會(huì )更便宜特別是在國 ZHENG Y Z,LNHM, TSAO G T. Pretreatment for外的 Novozyme和 Genencor兩家酶制劑公司先后cellulose hydrolysis by carbon dioxide explosion [ J]Biotechnol Prog, 1998, 14(6): 890-896大幅度提高纖維素酶的成本效率后,國內河南天1 0] LYND LR, ELANDER RT, WYMAN CE. Likely features冠集團等企業(yè)和科研單位對纖維素酶的研究也有and costs of mature biomass ethanol technology [J].Ap-了新的進(jìn)展(但國內對酶的研究與國外還有一定plied Bio chemistry and Biotechnology, 1996, 57/58差距)。(1):741-761長(cháng)期規劃采用CBP工藝:預處理方法計劃采 SAN T TOON, GEORGE P PHILIPPIDIS, NANCY W用LHW法,這個(gè)預處理方法木糖產(chǎn)率高,同時(shí)Y HO, et aL. Enhanced cofermentation of glucose and下一步葡萄糖產(chǎn)率也會(huì )高;水解和C5C6糖共發(fā)xylose by recombinan Saccharomyces yeast strains in酵僅在一個(gè)CBP反應器中同時(shí)進(jìn)行;一株菌完成batch and continuous operating modes[J]Applied Bio-纖維素酶生產(chǎn)和共發(fā)酵多個(gè)功能。從長(cháng)期來(lái)看chemistry and Biotechnolog, 1997, 63-65(1): 243CBP工藝無(wú)疑是最完美的工藝,但是太多的不成12 LYND LR, VAN ZYL WH, MCBRIDE JE, et al. Con-熟注定在短期內不可能工業(yè)化應用。lidated bioprocessing of cellulosic biomass: an updateU) Curr Opin Biotechnol, 2005, 16(5): 577-83參考文獻:[13]Q A NGUYEN, H DICKOW, B W DUFF, et aL.[1] CAMPBELL C J, LAHERRERE J H. The end of cheapNRELDOE ethanol pilot-plant: Current status and caoil[J].Sci. Am-,1998(3):78-83pabilities [] Bioresource Technology, 1996, 58(2):[2]丁峰世界油氣資源儲產(chǎn)量動(dòng)態(tài)中國石油和化工,189-196.2010(4):14-15.[141錢(qián)伯章諾維信與中石化組建纖維素乙醇合作伙伴3 ROBERT H WILLIAMS, ERIC D LARSON, RYAN E精細石油化T進(jìn)展,2009,10(5):16KATOFSKY, et aL. Methanol and hydrogen from [15] tu x IOGEN Demo plant fuel production[EB/OL].biomass for transportation, with comparisons tohttp://www.iogen.ca/,2010-07-25.methanol and hydrogen from natrural gas and coal[R[6錢(qián)伯章.諾維信新的酶產(chǎn)品可使纖維素乙醇生產(chǎn)成本低Princeton, NJ, USA: Center for Energy and Environmen于2美元/加侖識食品與發(fā)酵T業(yè),2010,36(3)59tal Studies. 1995[17] GRAF A, KOEHLER TOregon Cellulose[4] GOLDEMBERG J World energy assessment[M].NY USA:MLUSA: Oregon Ofice of Energy, Salem OI135-171CARLO N HAMELINCK, GEERTJE VAN HOOU首座“種”出來(lái)的燃料發(fā)電廠(chǎng)落戶(hù)江西彭澤DONK, ANDRE PC FAAL Prospects for ethanol from為充分利用彭澤縣境內及周邊地區豐富的生物質(zhì)lignocellulosic biomass: techno- economic performance十賚源(棉花秸、樹(shù)皮、玉米秸、小麥秸等),第一座由農民as development progresses(R). The Nethelands: Univer- !"種"出來(lái)的燃料發(fā)電廠(chǎng)—彭澤生物贗發(fā)電廠(chǎng),落戶(hù)九Utrecht Copernicus Institute Science Tec江彭澤縣定山鎮東光村。Society, 2003目前,該項目已取得江西省能源局“路條”,項目前期工阿 BALAT M. Global bio-fuel processing and production作已基本完威,項目計劃2011年3月份開(kāi)工,2011412trends Energy Explor Exploit00253):195218月送廠(chǎng)用電2012年4月份投產(chǎn)發(fā)電。彭澤生物發(fā)電廠(chǎng)計Q A NGUYEN, J H DICKOW, B W DUFF,eal劃總投賚為26億元人民幣,建設規模:裝機30MW,年發(fā)NREL/DOE ethanol pilot-plant: Current status and ca十電量耗農林廢棄物30萬(wàn)t每年可為農民增pabilities []. Bioresource Technology, 1996,58(2): x6中國煤化工量189-196CNMHG生能源網(wǎng)