生物质的炼制

1、12Alternative Energy Sources替代能源及其特点替代能源及其特点能源能源再生再生 环境问题环境问题 车用能源车用能源 其他其他天然气XX煤XX?核能X水电XX风能XX太阳能X高成本生物柴油XX高成本燃料乙醇燃料乙醇X XX X潜在低成本潜在低成本3 生物质液体燃料 2020年：替代1000万吨成品油燃料乙醇： 以甜高粱茎杆、甘蔗和木薯等为原料 2020年，年产1000万吨 (30.8亿加仑)生物柴油 以麻疯树、油桐、黄连木、油菜籽等为原料 餐饮等行业废油回收 2020年，年产100万吨中国可再生能源法实施及规划目标中国可再生能源法实施及规划目标国家发展改革委能源局 20

2、05年11月18日/documents/4._Wu_Guihui_CNEN.ppt4生产乙醇燃料的原料生产乙醇燃料的原料原料原料:陈粮陈粮农农、林业废弃物，各种含纤维素垃圾、林业废弃物，各种含纤维素垃圾能源植物能源植物Miscanthus（大禾草）（大禾草）Switchgrass（柳枝稷）（柳枝稷）甜高梁甜高梁木薯木薯效益效益:中国能源战略发展的需要中国能源战略发展的需要解决环境污染，变废为宝解决环境污染，变废为宝增加农民收入，解决增加农民收入，解决“三农三农”问题问题5生物质的主要成分生物质的主要成分木质素木质素纤维素纤维素半纤维素半纤维素6Cell

3、ulose FiberHemicelluloseLigninPectinOther polysaccharides生物质原料的结构生物质原料的结构纤维素呈结晶状拧合成纤维束纤维素呈结晶状拧合成纤维束半纤维素和其他多聚糖缠绕着纤维束半纤维素和其他多聚糖缠绕着纤维束木质素像胶水一样覆盖和凝合着各种物质木质素像胶水一样覆盖和凝合着各种物质水解酶或其他化学物质很难渗透到纤维素表面水解酶或其他化学物质很难渗透到纤维素表面纤维束纤维束半纤维素半纤维素木质素木质素果胶质果胶质其他多聚糖其他多聚糖 7秸杆或其他原料秸杆或其他原料组分分离预处理组分分离预处理酶制剂酶制剂生物降解生物降解乙醇分离乙醇分离The P

4、ath from Cellulose to Ethanol 从秸杆到乙醇燃料从秸杆到乙醇燃料8Crystalline RegionAmorphous RegionCelluloseLigninHemicellulosePretreatment预处理的作用预处理的作用预处理纤维素木质素无定形区结晶区半纤维素半纤维素9$/gal EtOH稀酸热水气爆气渗石灰预处理的效果和费用预处理的效果和费用处理效果依方法而异处理效果依方法而异耗能耗能(热水、气爆热水、气爆)，环境污染，环境污染(稀酸稀酸)，周期长，周期长(石灰石灰)成本高成本高10内切葡聚糖酶外切葡聚糖酶纤维二糖水解酶 纤维二糖酶纤维素葡聚糖纤

5、维二糖葡萄糖纤维素水解纤维素水解纤维素水解由纤维素酶系完成纤维素水解由纤维素酶系完成纤维素酶系含至少三种酶，内切葡聚纤维素酶系含至少三种酶，内切葡聚糖酶，纤维二糖水解酶和纤维二糖酶糖酶，纤维二糖水解酶和纤维二糖酶此法成本很高，纤维素酶占总成本的此法成本很高，纤维素酶占总成本的36-45%效率常低效率常低产物反馈抑制产物反馈抑制受预处理影响受预处理影响11燃料乙醇生产构想燃料乙醇生产构想基因工程酵母基因工程酵母木质素水解酶酵母木质素水解酶酵母半纤维素半纤维素酶酵母酶酵母纤维素酶纤维素酶酵母酵母酒精发酵酒精发酵酵母酵母燃料乙醇燃料乙醇植物原料植物原料原料粉原料粉半纤维素半纤维素纤维素纤维素有机酸有

6、机酸纤维素纤维素单糖单糖有机酸有机酸乙醇混合物乙醇混合物单糖单糖有机酸有机酸12基因工程酵母技术的优势基因工程酵母技术的优势低成本低成本无须高消耗的预处理无须高消耗的预处理无须价格昂贵的纤维素酶无须价格昂贵的纤维素酶高效率高效率水解彻底水解彻底五、六炭糖全部利用五、六炭糖全部利用无环境污染无环境污染建厂投资和技术要求低，适合离秸杆建厂投资和技术要求低，适合离秸杆源近的农村建厂，解决源近的农村建厂，解决三农三农问题问题13木质素水解酶酵母木质素水解酶酵母CHOOCH3OHHCHOOCH3OHHCHOOCH3OHH木质素过氧化物酶Lignin perioxidase锰过氧化物酶Manganese

7、peroxidase乙二醛氧化酶Glyoxal oxidase漆酶 LaccaseCelluloseLigninHemi-cellulose纤维素木质素半纤维素半纤维素Cellulose纤维素Hemicellulose半纤维素半纤维素14半纤维素酶酵母半纤维素酶酵母CHOOCH3OHHCHOOCH3OHHCHOOCH3OHH内切木聚糖酶endoxylanase乙酰木聚糖酯酶Acetylxylan esterase木糖苷酶Xylosidase阿拉伯呋喃糖苷酶 ArabinofuranosidaseCelluloseHemi-cellulose纤维素半纤维素半纤维素Cellulose纤维素15纤维素酶酵母纤维素酶酵母CHOOCH3OHHCHOOCH3OHHCHOOCH3OHH外切葡聚糖酶Exoglucosidase内切葡聚糖酶Endoglucsidase纤维二糖水解酶Cellobiohydrolase纤维二糖酶CellobiaseCellulose纤维素CHOOCH3OHHCHOOCH3OHH16五碳糖代谢酵母五碳糖代谢酵母木糖还原 酶Xylose Reductase木糖醇脱氢酶Xylitol Dehydrogenase木酮糖激酶XylulokinaseCHOOCH3OHHCHOOCH3OHHH-C-C-OHH|H|H|H17基因工程酵母成功的要素基因工程酵母成功的要素基因源