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。     

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。     

木质纤维原料酶水解研究进展

木质纤维原料酶水解是利用木质纤维原料生产燃料酒精的关键步骤之一。作者对纤维素酶及其水解木质纤维原料作用机制、纤维素酶的生产、木质纤维原料酶水解的影响因素和木质纤维原料酶水解动力学作了全面综述,并对提高木质纤维原料酶水解效率和降低水解成本的途径进行了讨论。     

不同原料生产乙醇的技术发展趋势

论述了糖质原料、淀粉质原料和纤维质原料生产乙醇的主要技术环节,以及这三类原料发酵生产乙醇技术的研究趋势。从充分认识生物质加工过程复杂性的角度,对比分析了糖质原料、淀粉质原料和纤维质原料转化为可发酵糖、可发酵糖发酵生产乙醇的过程特征和相应技术指标。探讨了这三类原料生产燃料乙醇过程中关键技术,包括原料预处理技术、水解技术、发酵技术、副产物利用技术的发展趋势。     

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。     

一种来源于康氏木霉的纤维素酶增效蛋白的分离纯化

引言在可持续发展、低碳经济的背景下,利用纤维素酶水解木质纤维原料生产燃料乙醇无疑是一项符合我国国情的能源战略[1]。然而纤维素酶的水解效率低是制约纤维素燃料乙醇生产的最大障碍。     

生物质稀酸水解动力学及其反应器的研究进展

木质纤维素类生物质经过稀酸水解可制取可发酵性糖,进而形成糖平台,生产纤维素乙醇等能源和化工产品。不同类型和结构的反应器中,原料的水解行为不同,被水解的效果也就不同。本文从稀酸水解反应器和反应动力学两方面入手,综述了近年提出的木质纤维素类生物质稀酸催化动力学模型和反应器。通过比较不同反应器的水解效果,推测出多步处理、逆流过程、动态反应是木质纤维素类生物质稀酸高效水解反应的发展趋势。     

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.     

用木质纤维素原料生产燃料乙醇预处理工艺研究进展

预处理是利用木质纤维素原料生产燃料乙醇过程中的关键步骤,其直接影响木质纤维素的水解效率和乙醇的生产成本。目前,对木质纤维素原料的预处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法。文章对以上几种预处理方法的研究进行了简要综述,并对各种方法的优缺点进行了分析和讨论,最后对木质纤维素原料生产燃料乙醇预处理方法进行了展望。     

木质纤维原料组分分离的研究

从木质纤维原料预处理对微生物转化的必要性和回收利用半纤维素、木质素意义两个方面分析了木质纤维原料组分分离的必要性。木质纤维原料组分分离意味着木质纤维原料的精制,不是把木质纤维原料仅作为纤维素单一资源看待,而是把它视为一种多组分物料,将木质纤维原料精制成为具有一定纯度的各种组分,并分别加工成有价值的产品,这也是生物量全利用对于木质纤维原料预处理提出的新要求,赋予新的哲理思想。根据生物量全利用的要求,提出了木质纤维原料组分分离技术的新定性评价标准。根据利用汽爆和乙醇萃取法联合对麦草组分分离的研究结果,可提出一条经济可行的麦草组分分离的工艺过程,半纤维素和木质素回收率分别达到了80%和75%,纤维素酶解率达90%以上。     

植物纤维制备燃料乙醇的关键技术

由于中国人口众多、土地资源紧缺,农林植物纤维是发展燃料乙醇的可靠原料.南京林业大学在日处理原料5 吨、日产乙醇0.8吨的农林植物纤维生产燃料乙醇中试生产线上的研究结果表明,植物纤维经蒸汽爆破预处理后,用里氏木霉制备的纤维素酶进行酶水解,纤维素和半纤维素水解得率达71.3 %.含戊糖己糖的水解糖液经树干毕赤酵母发酵转化,糖利用率为87.2 %,乙醇得率为 0.43 g 乙醇/g消耗的糖,生产成本为每吨乙醇4000元左右.为使该技术形成生产力,有待解决的关键技术有:1)能耗低、损耗少的原料预处理技术,特别是蒸汽爆破预处理技术的研究;2)纤维素酶活力高、酶系结构合理的纤维素酶制备和酶水解技术,包括纤维素酶制备基因工程菌的构建,纤维素酶制备的定向调控,高β - 葡萄糖苷酶活力纤维素酶的合成,以及高糖化率纤维素酶水解模式和技术方法;3)戊糖代谢的研究,包括戊糖代谢调控发酵的研究和戊糖己糖同步发酵微生物基因工程菌株的构建;4)植物纤维资源制取乙醇的关键技术的整合和集成;5)能源木本植物的研究.     

Evaluation of UF and RO in a cellulose saccharification process

The applications of membrane separation within the bioconversion of lignocellulosic materials to ethanol are studied, and this paper reports on cellulolytic enzyme recovery, and reduction of the product inhibition. The conversion of cellulose and hemicellulose to hexoses and pentoses is carried out in a laboratory scale UF-membrane reactor, and the sugars, which have an inhibiting effect on the enzymes, are continuously removed with the permeate. By optimizing the space velocity, the enzyme inhibition is minimized and the rate of hydrolysis is significantly increased.The recovery of the enzymes has also been investigated with regard to their mechanical stability and adsorption on the substrate. Prior to enzymatic hydrolysis, the raw material is subjected to a pretreatment to make the cellulose more accessible to the enzymes, and the effect of the pretreatment can easily be evaluated in the UF-membrane reactor.As a result of the continuous removal of products formed in the hydrolysis, the permeate has a low content of fermentable sugars, and to give the optimal conditions for the fermentation a concentration step is needed. Different RO-membranes are tested in a laboratory scale batch cell to be able to choose a membrane material, fit for filtration in larger modules.     

氨预处理对大豆秸秆纤维素酶解产糖影响的研究

为了提高大豆秸秆酶解产糖能力, 以利于从大豆秸秆中提取生物降解性塑料的原料 ?? 乳酸, 对大豆秸秆纤维素预处理过程的影响因素进行了探索,对预处理前后大豆秸秆的物理结构变化、化学成分变化及预处理条件对大豆秸秆酶水解产糖的影响进行了研究。研究结果表明,粉碎结合氨处理对大豆秸秆酶水解影响较大,较适宜的预处理条件为大豆秸秆粉碎至 140 目,10%氨水处理 24h。经过预处理后大豆秸秆纤维素含量提高 70.27%, 半纤维素含量下降 41.45%, 木质素含量下降 30.16%, 有利于大豆秸秆酶解产糖。     

玉米秸秆生物法制取酒精的中间试验

建立了玉米秸秆采用蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解和戊糖己糖同步发酵技术制取酒精的中间试验装置。玉米秸秆在1.6～2.0 MPa条件下蒸汽爆破预处理,在提高玉米秸秆对纤维素酶可及度的同时,玉米秸秆中纤维素、木聚糖和木质素损失分别为4.08%、40.02%和9.91%。里氏木霉以10%的原料制备纤维素酶,并用于降解剩余的90%的原料,滤纸酶活力和纤维素酶水解得率分别为2.27 FPIU/mL和71.3%。初始还原物浓度为43.65 g/L的水解糖液经树干毕赤酵母发酵16 h,还原物利用率和酒精得率分别为87.17%和0.43 g/g(酒精/消耗的糖)。     

木质纤维素燃料乙醇生物转化预处理技术

由丰富的木质纤维素资源制备乙醇有利于缓解能源紧缺、减少环境污染、实现可持续发展.然而某些物理、化学因素阻碍了木质纤维素中纤维素和半纤维素的转化和利用.预处理引起物理和/或化学上的变化,主要目的是改变或去除各种结构和(或)化学障碍,增加纤维素酶解率和转化效果,是一系列纤维素乙醇转化技术中的关键和核心.本文就纤维素乙醇生物...     

Enzymatic saccharification of dissolution pretreated waste cellulosic fabrics for bacterial cellulose production by Gluconacetobacter xylinus

BACKGROUND: Waste textiles, such as dyed cellulosic and/or polyester blended fabrics have the potential to serve as an alternative feedstock for the production of biological products via microbial fermentation. Dissolution pretreatment was employed to enhance the enzymatic saccharification of dyed and synthetic fiber blended cellulosic fabrics. The fermentable reducing sugars obtained from waste cellulosic fabrics were used to culture Gluconobacter xylinus for value‐added bacterial cellulose (BC) production. RESULTS: Concentrated phosphoric acid was the ultimate cellulose solvent for dissolution pretreatment since 5% w/w cellulosic fabric can be completed dissolved at 50 °C. After regeneration in water, the cellulosic precipitate was subjected to cellulase hydrolysis, resulting in at least 4‐fold enhancement of saccharification rate and reducing sugars yield. The colored saccharification products can be utilized by G. xylinus to produce BC, approximately 1.8 g L^?1 BC pellicle was obtained after 7 days static cultivation. CONCLUSION: Dyed and blended waste fabric can be pretreated effectively by dissolution to produce fermentable sugars by cellulase hydrolysis. Dissolution pretreatment can expose the dyed or polyester fiber covered digestible cellulosic fibers to cellulase and leads to a significant enhancement of saccharification yield. The colored saccharification products have no significant inhibiting effect on the fermentation activity of G. xylinus for BC production. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

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.     

利用海带渣生产燃料乙醇的初步研究

对海带渣中的纤维成分进行了测定,并以海带渣为原料进行了发酵产纤维素乙醇的研究。通过实验初步建立了海带渣生产乙醇的预处理方法并确立了发酵方式,同时对南极低温纤维素酶QP7复配降解海带渣生产乙醇的效果进行了研究。实验结果表明,海带渣中纤维素含量达28.3%;稀酸预处理后,海带渣经分步糖化发酵得到的乙醇浓度高于相同条件下的秸秆乙醇浓度;在海带渣同步糖化发酵中以低温纤维素酶作为复配酶进行酶解,乙醇产量提高21%以上。海带渣作为生产纤维素乙醇的原料,具有良好的应用前景;既能为海带产业的综合利用提供新方向,而且能够为其它海藻的生物质能源开发提供数据和方法参考。