纤维素燃料乙醇生产技术研究进展

纤维素燃料乙醇已成为下一代燃料乙醇的必然发展方向。文章综述了近年来以木质纤维素为原料生产燃料乙醇的关键技术,重点对物理法、化学法、蒸汽爆破法、生物法等木质纤维素原料预处理技术,酸水解、酶水解等水解(糖化)技术,以及直接发酵法、水解发酵两步法、同步水解发酵法等发酵工艺进行了总结,并指出了未来纤维素乙醇的产业化过程中必须解决的关键问题和发展趋势。     

现代燃料乙醇生产技术研究(Ⅱ)

3 木质纤维素水解产物的发酵技术 木质纤维素水解产物的发酵技术多种多样,按培养基物理状态分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法;按细胞的活动状态可分为游离细胞发酵和固定化细胞发酵;按水解与发酵是否同步可分为水解和发酵分步进行的两步法和水解和发酵同步进行的一步法;对原料处理方式而言,可分为中温蒸煮工艺、低温蒸煮工艺及无蒸煮工艺;以木质纤维素为原料发酵乙醇的工艺主要有直接发酵法、间接发酵法、混合菌发酵法、同步水解发酵法(SSF法)、非等温同步水解发酵法(NSSF法)、固定化细胞发酵法等;根据乙醇生产形态方式分为间歇式、半连续式和连续式三种.     

木质纤维素乙醇原料预处理技术的研究进展

近十年来,随着石油价格的上涨以及化石燃料使用对全球变暖的影响,利用木质素纤维素制取燃料乙醇日益成为国内外研究的热点。木质纤维素制取乙醇的主要步骤包括:原料的预处理、纤维素的糖化、发酵、产品分离。木质纤维素的组成包括木质素、半纤维素和纤维素,其中木质素和半纤维素对纤维素的水解具有阻碍作用。因此,在木质纤维素制取乙醇的工艺过程中,原料的预处理是非常关键的步骤,影响整个木质纤维素乙醇的生产过程。文章回顾了木质纤维素原料主要的预处理技术的最新进展,并结合后续的水解与发酵工序,对各种预处理技术的优缺点进行了对比。     

木质纤维素原料生产燃料酒精开发技术研究进展

在分析美国、日本、加拿大等国关于纤维素制取乙醇技术发展的基础上,对木质纤维素原料生产乙醇的预处理及水解为葡萄糖技术和纤维素原料发酵生产酒精生产技术、酒精废糟的处理利用进行了述评与讨论,对木质纤维素原料不同的预处理、水解和发酵方法进行了比较,展望了木质纤维素原料生产燃料酒精的前景.     

木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术

木质纤维素燃料乙醇是可再生能源的重要组成部分,其中可发酵糖的制取技术是木质纤维素乙醇化的关键技术之一。原料经过预处理后再进行酶解被认为是最有前景的糖化方式。高温液态水预处理技术与其它方法相比显示了独特的优势,如不需添加化学试剂、降解产物少等。本文在总结了高温液态水性质的基础上,对它在生物质预处理过程中各组分(半纤维素和木质素)的水解过程及机理进行了较详细的综述和分析。最后对高温液态水预处理技术在木质纤维素糖化领域中的研究和应用前景进行了展望。     

木质纤维素类生物质制备燃料乙醇的微生物研究进展

从木质纤维素制备燃料乙醇的基本工艺可以分为预处理、 水解、发酵和纯化4个部分。考虑到微生物方法在工业化生产中具有的低成本优势,本文就微生物在预处理中的应用,微生物在纤维素酶生产中的应用以及微生物在乙醇发酵中的应用这三方面的研究现状进行了综述,并进一步分析了在改进原料预处理、提高纤维素酶产量和活性、扩大糖原范围、优化水解发酵工艺等方面的研究进展。     

木质纤维生物质同步糖化发酵(SSF)生产乙醇的研究进展

综述了有关木质纤维生物质原料同步糖化发酵生产乙醇的最新研究进展和未来发展方向:同步糖化发酵是一种用于从木质纤维原料生产乙醇的工艺过程,此工艺的优点是酶水解与发酵同时进行,可以减少最终产物对酶水解的抑制作用,并减少投资成本,是最具发展潜力和优势的工艺之一。近年来在优化预处理工艺、降低纤维素酶成本以及己糖戊糖协同发酵等方面的研究都取得了长足的进步,其中以小麦秸秆为原料进行同步糖化发酵所得到的乙醇浓度接近40g/L。     

我国纤维素乙醇生产技术的专利研究近况

木质纤维素是地球上现存量最大的生物质资源,利用该类原料生产燃料乙醇是木质纤维素类生物质工业化的一个重要方向。选取纤维素乙醇生产工艺中的原料预处理、水解糖化、乙醇发酵,以及废水处理等关键技术点,利用专利文献的检索与分析方法,介绍了不同关键技术点的专利研究近况,旨在全面了解纤维素乙醇生产技术国内发展现状,从而为该项技术的研究方向和产业发展提供一定的专利参考信息。     

木质纤维素转化为燃料乙醇的研究进展

以木质纤维素为原料生产燃料乙醇的生物转化方法包括预处理、酶水解和发酵过程,对这些过程中的技术进展以及解决现存问题的方法进行了评述。氨法爆破技术是较好的预处理方法,超声波、微波处理等新技术有助于改善酶水解。阐述了酶水解机理、纤维素酶的生产以及酶水解过程的优化方法。指出固定化酶糖化发酵技术在生物转化木质纤维原料技术中的前景广阔;选择合适的发酵方法,优化发酵过程,以及解决抑制问题对于提高乙醇产率尤为重要;利用基因重组技术构建旨在发酵混合糖的重组菌对于生产生物乙醇具有里程碑意义。     

制约纤维素乙醇的技术难点及其研究进展

从原料预处理技术、纤维素酶技术、水解发酵工艺以及原料的综合利用技术等几个方面,对制约木质纤维素乙醇的技术难点进行了分析与讨论。     

纤维素稀酸水解产物中发酵抑制物的去除方法

在纤维素稀酸水解发酵制乙醇的过程中,由于弱酸、呋喃衍生物和苯系化合物对微生物的影响,乙醇的产量和产率都不高。针对国内对这些抑制物质的去除研究较少的现状,重点介绍了国外去除纤维素稀酸水解产物中发酵抑制物的各种方法,这些方法能有效地降低各种抑制物质的影响,从而能够获得更高的乙醇产量和产率。     

木质纤维素生产燃料乙醇的研究现状

介绍了近年来国内外木质纤维素生产燃料乙醇的技术现状。评述了纤维素原料生产乙醇的预处理及水解为葡萄糖和发酵成酒精的各生产工艺。分析了各工艺的技术特点和经济性。提出应进一步加强纤维素生产燃料乙醇的研究。     

木质纤维原料生物转化燃料乙醇的研究进展

木质纤维生物量能够用来生产一种可替代有限的石油产品的能源——乙醇。木质纤维的转化主要分两个步骤木质纤维生物量中纤维素水解生成还原糖;糖发酵成乙醇。基于目前的技术,木质纤维原料生产乙醇的主要问题是得率低、水解成本高。促进木质纤维水解的方法包括木质纤维原料预处理脱除木素和半纤维素;纤维素酶的优化;同步糖化发酵法(SSF)。     

Increased tolerance and conversion of inhibitors in lignocellulosic hydrolysates by Saccharomyces cerevisiae

During hydrolysis of lignocellulosic biomass, monomeric sugars and a broad range of inhibitory compounds are formed and released. These inhibitors, which can be organized around three main groups, furans, weak acids and phenolics, reduce ethanol yield and productivity by affecting the microorganism performance during the fermentation step. Among the microorganisms that have been evaluated for lignocellulosic hydrolysate ethanol fermentation, the yeast Saccharomyces cerevisiae appears to be the least sensitive. In order to overcome the effect of inhibitors, strategies that include improvement of natural tolerance of microorganism and use of fermentation control strategies have been developed. An overview of the origin, effects and mechanisms of action of known inhibitors on S. cerevisiae is given. Fermentation control strategies as well as metabolic, genetic and evolutionary engineering strategies to obtain S. cerevisiae strains with improved tolerance are discussed. Copyright © 2007 Society of Chemical Industry     

纤维质原料制乙醇的关键技术

从我国的基本国情出发,提出纤维质原料是我国生产燃料乙醇最可靠的原料。从纤维质原料制燃料乙醇关键技术环节上,分析了原料资源量、原料预处理、高效水解、先进发酵工艺技术的发展趋势和所存在的问题,并在分析各环节存在问题的基础上,对发展纤维质原料的关键技术提出了一些建议。     

New methods for the one-pot processing of polysaccharide components (cellulose and hemicelluloses) of lignocellulose biomass into valuable products. Part 2: Biotechnological approaches to the conversion of polysaccharides and monosaccharides into the valuable industrial chemicals

Part 2 of the review discusses modern processes for biotechnological conversion of lignocellulosic biomass into the valuable chemicals. It also recognizes the new approaches toward the development of more efficient enzymes for the depolymerization of biomass and the properties of the microorganisms employed in the fermentation of the biomass-derived sugars. Various biotechnological approaches to the fermentation of the depolymerized biomass products are described, including SHF, SSF, NSSF, SSFF, SSCF, and CBP. It is demonstrated that that the main tendencies for development of the new technologies for biotechnological biomass processing are the application of genetic engineering, synthetic biology and reduction of the number of processing steps. Application of one-pot processing of lignocellulosic biomass is promising for development of the new and efficient manufacturing technologies for production of valuable chemicals.     

Cogeneration in integrated first and second generation ethanol from sugarcane

Sugarcane bagasse and trash are used as fuels in cogeneration systems for bioethanol production, supplying steam and electricity, but may also be used as feedstock for second generation ethanol. The amount of surplus lignocellulosic material used as feedstock depends on the energy consumption of the production process; residues of the pretreatment and hydrolysis operations (residual cellulose, lignin and eventually biogas from pentoses biodigestion) may be used as fuels and increase the amount of lignocellulosic material available as feedstock in hydrolysis. The configuration of the cogeneration system (boiler pressure, lignocellulosic material consumption and steam production, turbines efficiencies, among others) has a significant impact on consumption of fuel and electricity output; in the integrated first and second generation, it also affects overall ethanol production. Simulations of the integrated first and second generation ethanol production processes were carried out using Aspen Plus, comparing different configurations of the cogeneration systems and pentoses use (biodigestion and fermentation). Economic analysis shows that electricity sale can benefit second generation ethanol, even in relatively small amounts. Environmental analysis shows that the integrated first and second generation process has higher environmental impacts in most of the categories evaluated than first generation.