纖維質(zhì)燃料乙醇的生產(chǎn)現狀

科技論壇●29.纖維質(zhì)燃料乙醇的生產(chǎn)現狀張迪陸一敏(黑龍江糧食職業(yè)學(xué)院糧油工程系,黑龍江哈爾濱150080)摘要:纖維質(zhì)燃料乙醇是未來(lái)能源危機的最佳解決方案 ,對纖維質(zhì)燃料乙醇的技術(shù)、生產(chǎn)現狀及存在問(wèn)題進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞:纖維質(zhì);乙醇;燃料自20世紀70年代能源危機以來(lái),人們開(kāi)始尋找新的可再生燃我國人均石油資源占有量?jì)H為世界人均水平的十分之- ,20世料來(lái)替代石油,纖維質(zhì)是地球上數量最大的可再生能源,利用其作紀80年代以來(lái)，石油年產(chǎn)量遠遠低于消費量，1993年起成為石油為廉價(jià)的原料生產(chǎn)燃料乙醇是解決世界能源危機的最有效途徑"。凈進(jìn)口國。 近年來(lái),隨著(zhù)科技的進(jìn)步,我國的農業(yè)生產(chǎn)有了質(zhì)的變1纖維質(zhì)化,高效、節能和無(wú)污染的發(fā)酵乙醇生產(chǎn)技術(shù)也有了重大發(fā)展。與此纖維質(zhì)是指自然界生長(cháng)的未經(jīng)處理的植物的葉、莖、根等材料，同時(shí) ,由于經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源短缺現象也更加嚴重。另外,我國地球上每年大約形成1000億噸纖維質(zhì).是自然界分布最廣、含量最當前的環(huán)境污染嚴重。 經(jīng)測試,在大氣污染物中,44% ~ 75%的- -氧多、價(jià)格最低廉的可再生資源叫?；己吞細浠衔飦?lái)自汽車(chē)尾氣,機動(dòng)車(chē)排放污染已是城市污染的纖維質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種物質(zhì)組成。據D.主要原因。 鑒于以上原因,發(fā)展燃料乙醇的緊迫性再次展現在我們A.J.Goring等研究,在纖維質(zhì)細胞中,這三種組分均呈不連續的層狀面前結構。纖維素構成細胞壁的骨架，木質(zhì)索和半纖維素則是微細纖維3纖維質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)現狀之間的填充劑和粘結劑”。利用經(jīng)濟作物生產(chǎn)乙醇是成熟的技術(shù)。而近幾年,全球范圍內纖維素是由β_D-葡萄糖通過(guò)β-1,4- 糖苷鍵聯(lián)結而成的線(xiàn)的饑餓問(wèn)題逐步 顯現,經(jīng)濟作物生產(chǎn)乙醇是一種浪費,而用纖維質(zhì)性高分子化合物,經(jīng)酶解或酸水解，可以得到葡萄糖'。半纖維素分作為更廉價(jià)的乙醇生產(chǎn)原料 ,是未來(lái)乙醇行業(yè)的發(fā)展趨勢。子結構包括戊糖基,己糖基,糖醛酸基和乙?；?經(jīng)酶解可得到單糖近年來(lái),我國的浙江大學(xué)、山東大學(xué)等單位在纖維質(zhì)乙醇方面(主要是木糖)。木質(zhì)素是- -種多分枝的高分子量化合物,無(wú)法轉化成進(jìn)行 了大量研究,在纖維素酶生產(chǎn)、纖維原料酶水解及乙醇發(fā)酵等乙醇,但可直接作為燃料。幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節都取得了進(jìn)展。根據浙江大學(xué)完成的以玉米芯生產(chǎn)乙纖維質(zhì)中的有機成分以纖維素和半纖維素為主，其次為木質(zhì)醇的中試結果， 乙醇的成本是3500 ~ 4000元1噸，但如果作為燃素蛋白質(zhì)氨基酸和單寧等?？捎糜谝掖忌a(chǎn)的纖維質(zhì)資源主要包料, 價(jià)格是比較高的問(wèn)。括稻草、麥秸、玉米秸、玉米芯、大豆桿軟木、甘蔗糖渣等。其中稻4纖維質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)草,麥秸和玉米秸桿的產(chǎn)量最高,可利用價(jià)值也最大。纖維質(zhì)中的纖維素和半纖維素可用作燃料乙醇的生產(chǎn)。但由于2燃料乙醇工業(yè)現狀有木質(zhì)素包裹,使纖維素、半纖維素的水解變得異常困難,必須通過(guò)乙醇是- -種重要的工業(yè)原料,廣 泛應用于化工、食品飲料工業(yè)預處理破 壞纖維質(zhì)的高級結構,才能使纖維素和半纖維素生產(chǎn)乙醇和醫藥衛生等領(lǐng)域,又是最有希望替代石油的可再生能源,具有十成為可 能。經(jīng)過(guò)預處理后,纖維索和半纖維素被分離出來(lái),可利用酸分廣泛的發(fā)展前景?；蛎笇⑺鼈兯獬蓡翁?再利用酵母進(jìn)行發(fā)酵,蒸餾后即可得到乙世界四大乙醇生產(chǎn)國是美國.巴西、中國和俄羅斯。美國年產(chǎn)量醇"。約2500萬(wàn)噸，其中90%以上用于制備汽油醇。巴西年產(chǎn)量高達5展望2200萬(wàn)噸，幾乎全部作為燃料以代替汽油。中國年產(chǎn)量約350萬(wàn)纖維,質(zhì)燃料乙醇工藝主要分為預處理、水解和發(fā)酵三個(gè)步驟。噸，主要應用于食用和工業(yè)溶劑。俄羅斯年產(chǎn)量約100萬(wàn)噸,主要用其中預處理技 術(shù)近年來(lái)已有較大進(jìn)步,纖維素和半纖維索的得率都于配制伏特加等乙醇飲料。得到了較大提高。隨著(zhù)生物技術(shù)的快速發(fā)展,纖維素酶,半纖維素酶生產(chǎn)乙醇的原料主要是甜菜、甘蔗,約占原料總量的60%,其次的酶活也在不斷提高,酶水解法條件的大量研究,也使得纖維質(zhì)的是谷物,約占33%,化學(xué)合成的乙醇僅占7%。當前全球乙醇的用途可發(fā)酵 糖得率達到了較高水平。而發(fā)酵步驟是此工藝的關(guān)鍵步驟，以燃料乙醇為主,占66%，食用乙醇14%,工業(yè)溶劑11%,其它化學(xué)發(fā)酵菌株的優(yōu)劣， 對于最終纖維質(zhì)生產(chǎn)乙醇的產(chǎn)率有決定性的意工業(yè)9%。鑒于石油資源危機日趨嚴重,燃料乙醇所占的比重將會(huì )進(jìn)義。 因此，-株優(yōu)秀的發(fā)酵菌株.對纖維質(zhì)乙醇工業(yè)及未來(lái)的可再生一步加大。能源產(chǎn)業(yè)都將有著(zhù)深遠的影響。目前,燃料乙醇主要有三種形式,分別是汽油醇.變性乙醇和生參考文獻物柴油。[1yD McMillan. Bioethanol production: Status and prospects []將無(wú)水乙醇以10%的比例摻人汽油中,稱(chēng)為汽油醇，又因為其Renewable Energy, 1997, 10(2- -3): 295-302乙醇含量為10%而被稱(chēng)為E-10。在食用乙醇中加人變性劑如2~ [2] 駱光林.農業(yè)工程技術(shù)創(chuàng )新與可持續農業(yè)[]. 農業(yè)工程學(xué)報,3%的汽油,少量的染料或熒光劑等難分離的物質(zhì),稱(chēng)為變性乙醇。1999, 15(1):22- -26.生物柴油是含乙醇15% .柴油80%和5%添加劑的混合柴油。[3]楊斌,高孔榮甘蔗渣的糖化及轉化為酒精的研究概況[J]食品與燃料乙醇的使用可以改善環(huán)境污染。乙醇的含氧量高達35%，發(fā)酵 工業(yè), 1995 ,216):61-65.比傳統的汽油增氧劑MTBE高近- -倍， 且辛烷值也高于MTBE.是[4]李俊英, 張桂,陳學(xué)武,等.玉米秸桿的酶水解糖化[],釀酒,MTBE的理想替代品。乙醇燃燒所排放的一氧化碳和含硫氣體均低2000,2:52-54.于汽油燃燒的排放量，汽車(chē)尾氣中的一氧化碳含量可降低30%左[5]黃忠干.農作物秸稈資源的綜合利用[].資源開(kāi)發(fā)與市場(chǎng),199,15.右。因此,乙醇也被稱(chēng)為“清潔燃料”間。():32-34.美國大力支持燃料乙醇工業(yè)。1979 年就開(kāi)始通過(guò)立法以玉米[6)胡代澤 .我國農作物秸稈資源的利用現狀與前景[J]資源開(kāi)發(fā)與市為原料生產(chǎn)燃料乙醇,美國的燃料乙醇工業(yè)技術(shù)成熟,而且有著(zhù)豐場(chǎng),200中國煤化工以,碩士,教師,研究方向富的原料來(lái)源。近年來(lái),美國的燃料乙醇市場(chǎng)逐步擴大, -種含乙醇高達85%的燃料E- 85已經(jīng)投放市場(chǎng),目前在美國已有100多個(gè)加為農產(chǎn)CNMHG油站試用該原料。而生物柴油的市場(chǎng)也相當龐大，當前,不僅是汽車(chē),其它機動(dòng)車(chē)輛和機動(dòng)設備如飛機、摩托車(chē)、機動(dòng)雪橇等也都在積極進(jìn)行生物柴油使用的研究。