合成气生物发酵法制乙醇的研究进展

采用合成气生物发酵法制乙醇具有反应条件温和、产物选择性高、原料来源广泛、低碳可持续发展等优势,是一种具有前景的可再生能源新型生产工艺。文章综述了合成气发酵法制乙醇的微生物种类及对应的适宜操作条件,分析了合成气发酵法制乙醇的Wood-Ljungdahl代谢途径;总结了合成气的广泛来源;分析讨论了过程工艺参数如合成气组成及压力、pH、温度、培养基组分、气液传质对合成气发酵的影响;指出合成气发酵法制乙醇面临的底物传质性能差、乙醇收率低等关键问题,比较了典型反应器在传质方面的差异,归纳了传质强化方法;总结了合成气发酵法制乙醇的工业化进展, 并提出了未来的发展方向。     

合成气乙醇发酵技术研究进展

采用合成气发酵生产燃料乙醇具有反应条件温和、产物耐受性好、原料来源丰富等优点,是燃料乙醇生产的一种新型工艺。文章综述了国内外合成气厌氧发酵的微生物种类,常见合成气乙醇发酵微生物的生长、代谢特点以及底物利用范围;分析了合成气乙醇发酵的Wood-Ljungdahl代谢途径,以及Wood-Ljungdahl代谢途径中涉及的关键酶类甲酸脱氢酶和CO脱氢酶/乙酰辅酶A合成酶;探讨了过程工艺参数如培养介质、还原剂、pH、气体组成、终产物、培养基和培养方法对合成气发酵的影响;比较了不同反应器在体积传质系数等方面的差异,并重点分析了搅拌罐式反应器和柱式反应器等的反应特点。 同时,对合成气发酵的未来发展方向进行了展望。     

生物法制取纤维素乙醇技术

以纤维素为原料生产燃料乙醇,由于其原料来源广泛及环保效益良好而被认为是最有前景的生产燃料乙醇的方法之一。在阐述我国发展纤维素乙醇必要性的基础上,综述了纤维素乙醇的浓酸水解、稀酸水解、酶水解及生物质合成气等发酵工艺及研究进展。分析了各工艺优缺点,并讨论了各工艺过程需要解决的关键技术问题,展望了纤维素乙醇的产业化前景。     

燃料乙醇生产技术路线分析及产业发展建议

对化学合成乙醇路线(合成气催化制乙醇、乙酸加氢制乙醇工艺)和生物发酵制乙醇路线(粮食发酵、非粮原料发酵、合成气发酵工艺)及其技术特点进行了分析,重点阐述了纤维素乙醇生产工艺、核心技术及国内外开发现状,并对我国燃料乙醇产业发展提出了有关建议.     

工业废弃合成气厌氧发酵产己醇研究进展

己醇作为高附加值中链醇,其生物合成越来越受到研究人员的广泛关注。利用工业废弃合成气制备生物己醇能够降低原料成本,然而,生物己醇的低产率严重限制了其广泛应用。本文基于生物己醇发酵的新近报道,首次对合成气发酵制备生物己醇的研究进展进行了分析与综述。文中指出目前能够直接利用合成气合成生物己醇的菌株仅有Clostridium carboxidivorans一例,但其更倾向合成乙酸、乙醇、丁酸和丁醇等,其最高己醇产量仅为1.06g/L。己醇发酵性能受合成气组分、抑制物浓度、气液传质效率、温度和pH等影响,优化并调控关键环境因子有利于提高己醇产量。采用混菌发酵是生物己醇合成的另一种可替代途径,其关键三步反应为：①合成气向乙酸乙醇转化;②乙酸乙醇链延伸向己酸转化;③己酸还原为己醇,相关菌株包括C. ljungdahlii、A. bacchi和C. kluyveri等,然而混合发酵的经济性能有待进一步研究。文中指出未来生物己醇的研究将重点解决己醇产量低的“瓶颈”问题,通过合成生物学或基因工程手段改造并获得高产己醇菌未来可期。     

乙醇发酵过程模型及模拟优化研究进展

综述了乙醇发酵模型及模拟方面的研究,总结了各种模型的特点以及模拟的难点.Monod方程能较好地描述乙醇发酵的各种竞争性抑制作用,模拟的难点在于模型的优化求解;反应器中的乙醇发酵模型包括传质模型,模拟的难点在于采用总传质系数简化求解过程,并涉及非稳态平衡计算;纤维素发酵是大量制取廉价乙醇的方向,发酵模型中需综合考虑酶解、发酵及抑制作用等,模拟计算过程复杂.结果说明,对发酵过程进行模拟优化,是降低乙醇生产成本、促进乙醇大规模工业化生产的有效途径.提出乙醇发酵模型模拟方面的发展方向为:解决纤维素发酵的关键问题,并形成应用软件,有利于后续工业化中的优化控制等过程.     

燃料乙醇发展现状及思考

自20世纪70年代以来,生物燃料乙醇作为车用燃料的研究和产业化受到广泛重视,被认为是未来最重要的可再生燃料之一。本文介绍了燃料乙醇的发展概况,综述了近年来国内外研究开发历程、产业政策和最新进展,对化学合成乙醇路线（合成气催化制乙醇、乙酸加氢制乙醇工艺）和生物发酵制乙醇路线（粮食发酵、非粮原料发酵、合成气发酵工艺）的技术特点、纤维素燃料乙醇产业化存在的困难和问题进行了分析,并对影响燃料乙醇产业发展的因素进行了分析,提出了我国燃料乙醇技术研发和产业发展的相关建议,认为我国应加强非粮原料供应体系建设,积极进行技术研发,加强工业示范并优化燃料乙醇使用环节,促进非粮燃料乙醇产业发展。     

植物纤维原料酶水解制取燃料乙醇的研究

综述了植物纤维原料酶水解制燃料乙醇的几种常见预处理方法,两步法发酵和同步糖化发酵,国内外植物纤维酶水解法制燃料乙醇产业化现状并总结了目前酶水解制取燃料乙醇存在的问题及对应的对策。     

合成气经含氧化合物中间体一步法制芳烃研究进展

相比于合成气（CO/H₂）经甲醇制芳烃的路线,合成气一步法制芳烃（STA）具有路线短、设备投资低等优势,是一条具有广阔应用前景的技术路线。本文首先简单陈述了合成气一步法制芳烃的基本过程,详细总结了合成气一步法制芳烃催化剂开发的进展。重点讨论了金属氧化物组成、双金属配比、晶型晶粒尺寸、氧化物与分子筛的配比以及分子筛的酸性、扩散性等物化性质对反应性能的影响规律。然后归纳了反应温度、反应压力、反应空速等反应工艺条件对反应性能的影响规律。接着总结了双功能催化剂上含氧中间体的形态及其形成机理,同时阐述了催化剂的失活研究以及抑制CO₂选择性的方法。最后分析了合成气一步法制芳烃存在的问题和面临的挑战,指出高性能催化剂的开发是今后的主要研究方向。     

乙醇氧化脱氢制乙醛新工艺

乙醛是一种大吨位的基本化工原料,主要用于制造醋酸、醋酸酐、2—乙基乙醇、季戊四醇、聚乙醛和三氯乙醛等。近年来乙醇生产新工艺的开发为乙醛的工业生产开辟了新的原料来源。如澳大利亚南威尔士大学研究成功新型Zymononas mobm菌种,使发酵时间缩短三倍;美国、巴西采用发酵水解木材等纤维来制造乙醇:羰基铑、钴催化甲醇、CO合成乙醇;西德Hoechst公司、美国国立阿贡实验室研究采用合成气直接合成乙醇等新工艺都将为提供廉价的乙醇奠定基础。     

纤维素乙醇的原料预处理方法及工艺流程研究进展

木质纤维生物质是储量丰富且最有前景的生产燃料乙醇的可再生生物质资源,利用木质纤维生物质生产乙醇主要包括以下步骤：原料预处理、发酵以及产物分离纯化,其中,原料的预处理工艺是限制纤维素乙醇产业化的一个技术瓶颈。本文对酸法、碱法、蒸汽爆破法、合成气法等7种典型预处理方法进行了介绍并对其工艺流程进行简要的说明,同时对不同的预处理方法的优劣、适用范围和工艺流程转化效率等进行了对比,以期为纤维素乙醇预处理方法的工艺选择和评价提供一些参考。提出了纤维素乙醇的产业化前景：不同预处理技术的合理结合使用会有效提高转化率;较好的过程设计能够降低成本,有利于整个过程的经济性。     

合成气直接转化制乙醇工艺路线的技术经济分析

介绍了以合成气为原料直接转化制乙醇工艺路线的研究进展,从技术和经济角度对合成气直接转化制乙醇工艺路线进行了分析,并对其研究和应用前景进行展望。     

Syngas Fermentation to Alcohols: Reactor Technology and Application Perspective

One approach of Power-to-X is the coupling of the energy and chemical sector, using electrolysis for syngas generation and microbial gas conversion for the production of biochemicals. On the verge of commercialization, known challenges of gas fermentation technology are poor mass transfer of syngas, low cell concentration and productivity. These problems can be addressed by an intelligent reactor design. Thus, this article provides an overview on the current state of the art for reactor technology in syngas fermentation and discusses possible concepts with regard to an application at industrial scale.     

ZIF-L/PDMS混合基质膜蒸气渗透耦合发酵强化乙醇生产效率的研究

蒸气渗透（VP）膜分离不存在膜污染风险,在生物乙醇生产中具有广阔的应用前景。将聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜和以二维沸石咪唑骨架（ZIF-L）为填充基质制备的PDMS（ZIF-L/PDMS）混合基质膜,分别用于VP膜分离与菊粉水解液发酵制乙醇过程的耦合,分析了二者在耦合过程中的分离性能和发酵性能。探究了不同膜分离方式、不同类型膜及操作条件对膜分离性能的影响。实验结果表明,当料液浓度为5%（质量）、蒸气循环流量为1.5 L·min^-1时,ZIF-L/PDMS混合基质膜的VP性能高于渗透汽化（PV）,归一化总通量达到1148.78 g·m^-2·h^-1,分离因子高达19.14,显著提升了乙醇分离性能。ZIF-L/PDMS混合基质膜用于VP耦合发酵,实现了耦合过程的高渗透性和乙醇选择性,与文献报道相比,乙醇移除效果最优,乙醇产率和时空产率分别达到0.421 g·g^-1、3.07 g·L^-1·h^-1,两个指标明显高于单独发酵,极大地提高了乙醇生产效率。因此,ZIF-L/PDMS混合基质膜在原位分离发酵乙醇方面具有很大的应用潜力。