纤维原料生产乙醇的研究进展

目前能源短缺问题已成为亟待解决的问题,系统论述了近几年来木质纤维用于生产一种可替代石油产品的能源———乙醇方面的研究进展,其研究由于具有经济和环保意义得到广泛关注。     

生物转化食用菌菌糠木质纤维素产燃料乙醇的研究进展

近年来,食用菌生产技术在世界各国得以广泛普及,全球食用菌菌糠(spent mushroom substrate,SMS)总产量也随之大幅增长。随着全球性能源危机的到来,利用可再生纤维素类物质生产燃料乙醇已引起世界各国的高度重视。食用菌菌糠是食用菌子实体采收后的固体废弃物,其含有纤维素、半纤维素、木质素、抗营养因子和胞外纤维素降解酶类等组分,具备了作为第二代生物乙醇转化基质的潜力,基于此,该文对当前利用食用菌菌糠生物转化生产乙醇的研究进展和应用前景进行了阐述。     

木质纤维转化制燃料乙醇的研究进展

综述了蒸汽爆破、微波辅助等木质纤维原料的预处理方法,分析了木质纤维原料的酸水解与酶水解,总结了木质纤维原料发酵制取乙醇的三种最新发酵工艺,即同步糖化发酵、固定化细胞发酵、利用高效微生物发酵。我国在木质纤维原料生产燃料乙醇的技术应用已取得了重要进展,首次采用连续汽爆技术建设成500t/年纤维素乙醇产业化试验装置,河南建成首条年产3000t的纤维乙醇产业化试验生产线。     

世界最先进生物质精炼厂的过去与未来

介绍了以木质纤维为原料的生物质精炼厂所面临的工艺和市场方面的挑战,指出为了满足市场发展需求,需要不断开发新工艺和新产品。文章以挪威Borregaard公司为例,详述了生物质精炼厂利用生物质原料获得最具潜力的新产品,如微纤化纤维素（MFC）、通过非木材纤维原料获得水溶性特种木素、木质纤维素乙醇、蛋白质基化学品和糖基化学品,同时,给出了生物质精炼厂长期运行的经验和开发新产品的主要途径。     

世界燃料酒精工业发展现状与展望

巴西是目前世界上年产燃料酒精最多的国家，以甘蔗为主要原料生产含水酒精和无水酒精。实现了酒精相对于汽油的经济竞争力。美国是世界第二大酒精生产国。其中80％为燃料酒精。预计2010年年产量将超过50亿加仑。主要以玉米为原料，3t原料能产1t酒精。还能产1t蛋白饲料和1t CO2。我国石油年消费以13％的速度增长，若按车用油量的10％比例添加燃料酒精，每年则需燃料酒精381万吨。而至2005年底，我国燃料酒精的生产能力将达到132万吨／年。燃料酒精具有广阔的市场前景。(陶然)     

纤维素原料生产酒精糖化工艺的研究

以玉米秸秆为原料研究稀酸预糖化-酶糖化法发酵生产酒精的工艺,考察了工艺条件对纤维素出酒率的影响。稀酸预糖化具有打破秸秆结构的效果,但会伴随纤维素的损失,为了提高纤维素利用率,必须优选最佳工艺条件,经试验确定：预糖化过程固液比1∶9,硫酸浓度1.5％(w/w,与原料质量比,下同),140℃条件下预糖化1.5h;酶糖化过程底物浓度25%,pH5.0±0.1,加入1%的纤维素酶,糖化时间72h;此工艺条件纤维素糖化率可达83.82%。该条件酶糖化液发酵生产酒精,纤维素出酒率可达40.69%,发酵液酒精浓度6.20%vol。     

利用木质纤维素生产燃料酒精的研究进展

利用木质纤维素生产燃料酒精可改善能源保障，实现能源供应的可持续发展，同时拉动农业及其他相关行业的经济发展。木质纤维素中含有丰富的可发酵生成乙醇的纤维素和半纤维素，利用产纤维素酶的微生物或纤维素酶（Cx酶、C1酶、β0葡萄糖苷酶）将纤维素水解成可发酵性糖，再通过酵母发酵生成乙醇。常用菌株有热纤梭菌（Clostridium thermocellum)，能分解纤维素，但乙醇产率较低（50%)；热硫化氢梭菌（Clostridium thermohydrosulphaircum)，不能利用纤维素，但乙醇产率相当高，将两株菌混合发酵，产率可达70％。发酵方法有直接发酵法、间接发酵法、混合菌种发酵法，同时糖化发酵法（Simultaneous saccharification and Fermentation)和非等温同时糖化发酵法（Nonisothermal simultaneous saccharification and Fermentation)以及固定化细胞发酵法等。（庞晓）     

燃料乙醇展望

随着世界原油开采的不断增加,原油储备越来越少,而当今社会对能源的消耗日益增加,所以燃料乙醇成为必不可少的新型能源。着重阐述了发展燃料汽油的意义、用途、用量及发展前景展望。     

纤维质原料制燃料酒精的研究进展

将纤维素生物质转化为燃料酒精，可以降低传统以粮食为原料的酒精发酵工业的成本，充分利用这种数量巨大的可再生资源。纤维素酶将预处理的纤维质原料降解为酵母可直接利用的D-葡萄糖，转化为酒精。对纤维质原料制酒精的研究主要有原材料的预处理、如何降低纤维素酶的成本、发酵过程的优化、茵种的合理运用和改造、酒精废糟的综合利用。     

木薯作为我国燃料乙醇原料的潜力分析

从光合作用、单位面积酒精产量、耐旱、耐贫瘠等方面分析了木薯作为非粮燃料乙醇原料的优势,根据我国对非粮燃料乙醇的需求,分析了我国木薯作为非粮燃料乙醇的潜力,并对发展非粮燃料乙醇木薯原料进行了展望。     

燃料酒精制备研究

该研究在传统发酵制备燃料酒精基础上,根据原料成分与影响发酵因素,在实验中添加果胶酶和植酸酶;结果表明:添加果胶酶6 U／g原料,作用时间30 min,植酸酶7 U／g原料时,使酒精度提高1．6％(v／v),原料出酒率提高3．9％,降低生产成本4．3％,同时缩短发酵时间8hr,从而有效降低生产燃料酒精成本;经济效益分析表明:这是一种切实可行燃料酒精制备工艺。     

纤维素乙醇生产原料的综合评定

木质纤维素是地球上最丰富而且被利用率最低的可再生资源,可用作生产洁净能源——燃料乙醇。自然界蕴含着的丰富的天然木质纤维质原料,例如:玉米秸秆、玉米芯、甘蔗渣、红麻等均可作为燃料乙醇的生产原料,具有极为广阔的前景。通过实验对比详细阐述这四种纤维素质原料生产纤维素乙醇的技术过程及原料利用价值分析。     

Shaping Reactor Microbiomes to Produce the Fuel Precursor n-Butyrate from Pretreated Cellulosic Hydrolysates

To maximize the production of carboxylic acids with open cultures of microbial consortia (reactor microbiomes), we performed experiments to understand which factors affect the community dynamics and performance parameters. We operated six thermophilic (55 °C) bioreactors to test how the factors: (i) biomass pretreatment; (ii) bioreactor operating conditions; and (iii) bioreactor history (after perturbations during the operating period) affected total fermentation product and n-butyrate performance parameters with corn fiber as the cellulosic biomass waste. We observed a maximum total fermentation product yield of 39%, a n-butyrate yield of 23% (both on a COD basis), a maximum total fermentation production rate of 0.74 g COD l(-1) d(-1) and n-butyrate production rate of 0.47 g COD l(-1) d(-1) in bioreactors that were fed with dilute-acid pretreated corn fiber at a pH of 5.5. Pyrosequencing of 16S rRNA genes with constrained ordination and other statistical methods showed that changes in operating conditions to enable dilution of toxic carboxylic acid products, which lead to these maximum performance parameters, also altered the composition of the microbiome, and that the microbiome, in turn, affected the performance. Operating conditions are an important factor (tool for operators) to shape reactor microbiomes, but other factors, such as substrate composition after biomass pretreatment and bioreactor history are also important. Further optimization of operating conditions must relieve the toxicity of carboxylic acids at acidic bioreactor pH levels even more, and this can, for example, be accomplished by extracting the product from the bioreactor solutions.     

苹果渣酶解发酵制取燃料酒精的工艺研究

以苹果汁厂的废料苹果渣为原料,利用单因素实验或正交试验确定了苹果渣蒸煮、果胶酶酶解及纤维素酶酶解3种处理工艺的优化条件。结果表明,常压蒸煮30 min即可最大化地提高还原糖的含量;果胶酶的最适宜作用条件是45℃,初始pH值为3.6,反应时间2.5 h,酶添加量为0.2%;纤维素酶最适宜添加量为0.6%。在上述条件下,苹果渣还原糖的总得率为53.0%,最终得到的乙醇产率可达302.5 mL/kg干渣。