我国甘蔗资源整体利用状况分析

1、我国甘蔗资源整体利用状况分析甘薦是甘蔗属的总称，是禾本科单子叶植物中甘蔗原产于印度，现广泛种植于热带及亚热带地区。我国是仅次于巴西和印度的世界第三甘蔗种植大国，甘蔗作为大宗的糖料经挤作物，在国民经济中占有重要地位。我国的主产蔗区，主要分布在热带、亚热带地区包括广西、广东、台湾、福建、四川"云南.江西、贵州、湖南*浙江.湖北等省、自治区.又因其颜色.形状*用途、产地不同，而分为红査、紫蔗、竿應、茅蔗、腊蓋、暑蔗.昆仑蔗等类.目前我国市场上常见是红甘蔗和白甘蔗。由于甘蔗产鼠高,易于种植.很受我国农民的欢迎奥甘蕊皮杲含有大量的纤维素、木质素、半纤维素等天然高分子物质，是一种重要的可再生生物

2、质资源*我国每年产生的庶渣可达2040多万吨叫蔗渣产量巨大，价格低廉，但它的利用率还很低，目前除少気用于造纸、成为农家堆肥和牲畜的饲料生产等外”绝大部分被作为燃料烧掉或废弃，造成植物资源的巨大浪费，还严重污染坏境。如能好好利用，不仅可以减轻环境污染，还可以缓解资源短缺的问题也可以减轻糖厂的经济负担，具有重要的现实意义。甘蕊被榨汁以后，剰下了甘蔗皮和甘陳渣口甘蔗皮的主要成分有；纤维素、半纤维素r木质素*果胶、脂蜡质纤维素（Cellulose是一种天然高分子化合物，由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一股有机溶刑h纤维素是植物细胞壁的骨架物质。纤维素是自然界中分布最广、含螯最多的一种多糖，占植物界

3、碳含量的50悯以上。甘麓皮中的纤维秦含量300%,不同生长年份或者不同部位的甘藍皮*纤维素含量也不同。纤维素杲不溶丁水的均一聚糖，其化学结构为L4-3-D-毗喃式水聚葡萄糖，化学结构分子式（C6H10O）n（n为聚合度），含碳44.44%,氢6.17%,氧49.39%三种元素组成，分子结构下图12卩°】所示。图12纤维素分子结构式纤维素大分子的重复结构单元每一个葡萄糖基环内含有3个超基（OH）,位于葡萄糖基环的2,3,6位，其中第6位上的包基为伯醇包基，而第2、3位上的轻基为仲醇起基。这些轻基的存在直接影响到纤维素的化学性质，如纤维素的酣化、醛化、氧化、接枝共聚等反应，以及纤维素分子

4、之间的氢键作用。这些務基形成分子内氢键或分子间氢键，使纤维素具有吸水性，吸水率达812%。半纤维素（Hemicellulose）与纤维素一样，也是脱水糖基的聚合物，是植物细胞壁的成分之一，约占20-30%.半纤维素是构成植物细胞初生壁的主要成分之一，它与伸展蛋白、结构蛋白、壁酶、纤维素和果胶等一起构成具有一定硬度和弹性的细胞樂。半纤维素约占20-30%,大部分可溶于碱，通过加热或NaOH浸泡处理都可除去半纤维素。木质素（Lignin）是具有芳香族特性的、非结晶的、三维空间结构的高聚物，其基本单元为苯基丙烷，彼此以髓键（COC）和碳-碳键（C-C）链接。其中有2/3以上的苯丙烷以醛键连接，其余的

5、为碳碳键。根据苯基结构上的差异，可以把苯基丙烷单元分成三种见图l-3u，,o甘蔗渣中木质素苯丙烷结构上带有更多的轻甲基卩2】。木质素填充于纤维素构架中以增强植物体的机械强度，它的强度比纤维素弱，但能提供刚度并改善耐久性。r度比纤维素弱，但能提供刚度并改善耐久性。rOCHjCHa愈疮木基丙烷(G)OCHy紫丁香基丙烷（S）OH对羟苯基丙烷（H）图1-3三种苯基丙烷分子结构式果胶（Pectin）是一组聚半乳糖醛酸。在适立条件下其溶液能形成凝胶和部分发生甲氧基化，其主要成分是部分甲酯化的a1.4D聚半乳糖醛酸。果胶存在于植物的细胞壁和细胞内层，为内部细胞的支撑物质。果胶可分为熟果胶和生果胶，熟果胶具

6、有水溶性，生果胶不溶于水。按果胶的组成可有同质多糖和杂多糖两种类型：同质多糖型果胶如D半乳聚糖、L阿拉伯聚糖和D半乳糖醛酸聚糖等；杂多糖果胶最常见，是由半乳糖醛酸聚糖、半乳聚糖和阿拉伯聚糖以不同比例组成，通常称为果胶酸。甘蔗皮是制糖工业的主要副产品，是甘蔗机械压制后所剩的主要部分，属于农业固体废弃物中的一种，其成分与木质材料相差不多，可以作为替代部分木材的原料。甘蔗渣中纤维素占甘蔗渣总干质量的30%40%,半纤维素占甘蔗渣总千质量的20%左右。甘蔗渣是大笔非常集中而又数量较多的资源，但是如果不经过私学的加工处理，这些资源也将无法作为能源再加以利用。与作物秸秆相比，甘蔗渣的农药残留量很低，但其木

7、质化程度高，有机物消化率只有20%»25%。甘蔗渣的体积密度较小，糖厂一般長进行预干燥后压紧打包处理，即使晕经过这样处理，这些甘蔗渣都会占用大量的库存空间，并且还要注意防潮防火等管理。所以开发利用蔗渣资源，不但可以提高糖厂的经济效益，还可为其他行业提供大最的资源，对许多行业均具有重大意义。1甘蔗渣纤维用作环保材料<(1) 甘蔗渣制浆造纸h由于甘蔗瀆的化学成分与木材相差不大可以进行制浆造纸，这也是利用甘蔗渣的较早的方法。VanHeiningen1'31等人提出与生物炼制相结合制浆造纸模式，即在原料制浆前预抽提半纤维素，分离后用于生产其他高附加值产品，残余固体残渣继续用于制

8、浆造纸。目前已有成熟的技术利用甘蔗渣作为木材的替代原料生产纸杯原纸、全降解纸质农用地膜、纸质餐饮用具。其中全降解纸质农用地膜是利用100%截渣浆，既能回收用于造纸，又能自然降解，能解决多年来使用聚苯乙烯餐饮具造成的白色污染问题，被认为是最有前途的新成果：用甘蔗渣制成的餐饮用具有较高的白度和紧密度，耐温耐油性能良好，无毒无味，三个月内可完全降解，生产过程无三废污染，且生产成本大大低于纸浆模塑快餐盒。这种以甘蔗渣为原料的绿色餐具，为新兴的环保产业发展创造了优良条件。(2) 甘蔗渣生产高密度复合板由于蔗渣比重小，纤维质量好，制得的板材强度高，重量轻而生产的板、型材均不受生物的侵害，吸水率低，不受海水

9、的腐蚀，防火性能好，有良好的阻燃性能，有良好机械加工性能和装饰性能，适用于家具、建筑车厢、船舶、包装箱等制作行业。产品有很强的可塑性，替换不同的模具或模板，直接生产出各种各样的板材和型材，有极大的市场价值。UmemuraM】等人研究带有壳聚糖的甘蔗渣芯板的表征特性发现其强度髙且优于其他的板材。高密度复合材料技术的实现不仅解决了农业废弃物和城市废弃物的污染排放问题，还节省了有限的林业资源,必将对我国的21世纪的环保产业产生巨大影响。（3）甘蔗渣生产包装材料在缓冲包装领域中，EPS（泡沫聚苯乙烯）泡沫塑料制品由于优越的包装性能以及低廉价格成为包装材料、防震内衬的首选产品，并大量应用在家用电器、精密

10、仪器等包装上。然而EPS泡沫塑料缓冲包装材料在自然条件下不能分解，环境严重污染，已成为加剧世界环境危机的严重公害。因此，开发新型可降解及可综合利用的、符合环保要求的绿色缓冲包装材料是非常必要的邹君等人研究以蔗渣纤维为主要原料，通过对蔗渣进行闪爆处理，加入胶粘剂、发泡剂、助剂，搅拌均匀并加热发泡，定型干燥后制备了性能良好的绿色缓冲包装材料。利用蔗渣研制缓冲包装材料，不仅拓宽了蔗渣的使用领域，更好地利用地方资源，而且研制的产品是环境友好产品，利于环境保护和生态平衡，具有明显的社会效益。甘蔗渣中含有纤维素和半纤维素，通过水解可以生成己糖和戊糖，糖类发酵可制取燃料乙醇。巴西是世界上种植甘蔗最大的生产国

11、，作为一种热带植物，巴西每年生产的甘蔗从2004/2005年的387万吨增长到2008/2009年的570万吨【.而巴西60%的甘蔗都被用作生产乙醇，强调了这种作为对当地经济发展起到了重要作用门】甘蔗制取乙醇的过程中的关键是控制水解反应，以获得高的单糖收率。目前，国内微晶纤维素的生产都是采用棉、木浆粕为原料甘蔗渣如果能被利用替代棉、木浆粕生产价格较高的微晶纤维索，不仅为甘梵渣的综合利用提供一条新途径，而且还能创造较高的经济效益。罗素娟I同研究了利用甘战浆粕制备微品纤维素的生产工艺。此生产工艺先进可靠，经济效益显著，具有较高的开发价值。1甘蔗渣制备活性炭甘就渣是一种有机物，而有机化合物通过加热处

12、理，分解后即可得到炭。炭材料的原料多种多样，可用植物杆茎等有机物來制备，随着炭材料的发展，应用的原料来源也越来越广，凡是有机物都可应用，甘蔗渣也在其中。近年来，国外学者报道了甘蔗渣经过酸漫泡活化后，在6047009温度下炭化制取活性炭的方法W并用于城市垃圾渗滤液的活性炭吸附处理，发现对垃圾渗滤液中腐植酸的去除效果较好。也有学者将活性炭用于对重金属废水的吸附处理，取得了较好的去除效果】。Valix1211通过低温的化学处理将硫固定到蔗渣生产的活性炭上，用硫酸处理，并用C02在900U进行物理活化，发现可以提高活性碳的吸附性能。国内外的研究表明，利用甘蔗渣可以制取吸附性能较好、比表面积大和碘值高的

13、活性炭。但是，蔗渣活性炭在使用过程中存在吸附稳定性不好、强度不高，影响吸附性能和使用寿命的情况。因此，选择合适的活性炭工艺制取强度高和吸附稳定性好的蔗渣活性炭是解决甘庶渣实际应用最关键的问题。甘蔗渣生产畜禽饲料及堆肥甘蔗渣一般含水分10%>20%,木质素约20%.有人认为，甘蔗渣作为动物的饲料是不合适的，动物消化甘蔗渣所耗的能量比动物从甘蔗渣所获得的能童还多。而甘蔗渣经过处理后可以作为反刍动物的饲料，各国畜牧人员通过夬量试验,找到了充分利用这一资源的方法，部分解决了冬春季节反刍动物缺料的问题。具体方法有：甘蔗渣糖化法，甘蔗渣青贮，甘蔗渣碱化法，甘蔗尾叶碱化法【血。堆肥即简单地让甘蔗渣在潮湿的情况下自然发酵腐烂，然后经过简单的处理作为一种农用肥料。但在堆肥过程中要注意环境保护，对潑出液和气体都