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文档简介

秸杆生产乙醇的可行性分析技的全面推行和生物质的综合利用,对农村经济可持续进展和生态环境的保护起到乐观的作用。秸杆能源化工程,可以提高综合利用率,大幅度地社会、能源、生态、环境协调进展的有效途径。秸杆的主要成分是木质纤维素。是纤维素、半纤维素和木质素混合在一起的材料。用木质纤维素作为糖源生产燃料酒精,目前糖的利用和转化率还很低,通常只有百分之十几。在秸秆中纤维素、半纤维素和木质素通70-90%左右。植物中三者各占的比例随不同来源的植物或植物的不同局部而有所20-35%;20-30%;灰份0-15%。其实纤维素的非结晶构造是很简洁被打破的,它可以完全降解成葡萄糖,后者是发酵乙醇的原料。宗的资源,像淀粉一样被人和动物完全利用。纤维素被纤维素酶水解的反响通常又称为糖化反响,水解的主要产物是单糖。植物细胞壁中,纤维素被半纤维素和木质素通过物理和化学作用所包裹,不利于纤维素酶对纤维素的进攻。木质素是由苯基丙烷聚合而成-C-C--O-键纵横交联在一起,10%~20%。禾本科植物秸秆含有的半纤维素一般为木聚糖,占干重的25-30%。成木糖。85-90%是木糖。以植物纤维素原料中的木糖25%。因此,木糖发酵生产酒精是打算植物纤维资源生产酒精经济可行的关键因素。酵母木糖代谢的途径比葡萄糖代谢的途径简单得多。在代谢的过程中局部木糖转化为其它副产物。因此,酵母木糖代谢产生酒精的理论得率为0.51/克葡萄糖。Glucose+ADP+Pi->2Ethnanol+2Co2+ATP3Xylose+3ADP+3Pi->5Ethnanol+5Co2+3ATP〔180C6H10O688CO292C2H5OH〕很多细菌、丝状真菌和酵母菌均可产生半纤维素酶。由于丝状真菌产纤维素酶便于分别和提取产酶力量比一般酵母菌和细菌都高,并可以同时产生降解半纤维素支链所必需的多种关心酶等优点,便于工业化推广应用。因此人们对丝状真菌的产酶争辩较多,尤其是对木霉属和曲霉属的争辩。同时,对这两种菌属产生的木聚糖酶的根本性质和降解产物特点也争辩得较为透彻。里氏木霉〔 Trichodermareesei〕和黑曲霉〔Aspergillusniger〕具有稳定的生物学性状和高产半纤维素酶的力量,但由于同时含有纤维素酶基因,生长在含有纤维素的培育基中会同时产生较多的纤维素酶。1980至今已觉察一百多种微生物能代谢木糖。细菌能发酵的糖类物质较多,除样,真菌不仅能发酵单糖,还能发酵二糖、纤维素和木聚糖等,真菌的这6过发酵木糖产生大量的酒精〔Pachysolentannophilus、休哈塔假丝酵母Candidashehatae、树干毕赤酵母Pichiastipitis、季也蒙毕赤酵母、酒香酵母和产朊假丝酵母。毒性。酵母菌酒精发酵不易被细菌和病毒污染。糖-葡萄糖产生酒精的工程菌。瑞典科学家对酿酒酵母菌进展了基因工程重组,把参与木糖代谢的全从而使它能够把木糖转化为酒精。虽是原核生物,是厌氧菌。但它的功能与酿酒酵母一样,它的酶系统能将己糖高效转化为酒精。酒精产率、得率高(1mol1.9mol代谢产物少,发酵温度高,不必定期供氧,酒精生产强度高〔能够在一样8〕等优点。但就是不能发酵木糖。美国的一个争辩小组〔Zhang.M)把大肠杆菌的戊糖代谢途径的25%40%木糖的生物质发酵制成乙醇。正是由于这点差异,用运动发酵单胞菌来制取酒精能使生产本钱降低。转基因微生物。用这一方法生产酒精,不仅酒精纯度可达100%,而且生产效率也比酵母发酵法高出30%80%。成熟阅历。半纤维素水解液制木糖、木糖醇,均有肯定工业规模,但是没有半纤维素发酵制酒精。国外有报道,利用特别的酿酒酵母菌可使木糖发酵成酒精,也可以使木糖转换成木酮糖再用一般酿酒酵母发酵成酒精。美国Purdue破,为燃料乙醇生产本钱的降低供给了技术上的保证。37%~45%。植10%~15%的酒精。4木质素、纤维素和半纤维素糖化、糖液发酵和酒精蒸馏。由于戊聚糖占植中戊糖〔主要是木糖〕30%左右。因此,戊糖、己糖同步转化成酒精是打算植物纤维原料制取酒精经济可行的关键。选择性能优良的纤维素酶生产菌种和戊糖发酵菌种,以及进一步完善工艺到达降低生产本钱的目的是将来该领域努力的方向。〔或其产生的纤维素酶〕分解秸杆物质产生戊糖和己糖,再由工程菌,这方面的前景格外迷人。纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一类酶的总称。它不是单一组分3聚糖酶〔EC3.2.1.4,EG,外切型葡萄聚糖酶〔EC3.2.1.91,CB,纤维素二糖酶EC3.2.1.21CB,ββ-G3的协同作用才能完成。很多细菌、放线菌和真菌都能产生纤维素酶。目前应用于纤维素酶生产的菌种主要是木霉属〔Trichoderma、曲霉属〔Aspergillu〔Penicillium〔Fusarium的菌种,其中最重要的是木霉属中的里氏木霉〔Trichodermareesei承受原生质体融合技术来改进纤维素酶生产菌株的争辩日益增多。美国可由纤维素直接发酵获得乙醇和甘油。—纤维素酶。用纤维酶先把纤维素分解成单个葡萄糖分子,然后酿酒酵母菌再把单糖发酵成乙醇。日本和韩国等国微生物学家,利用木霉和酿酒酵母菌的联合作用,也成功地用纤维素生产出了乙醇。有一种叫嗜热梭菌的微生物,它能够直接以纤维素作碳源生产乙醇。日本曾从温泉中分别出1株高温型产酒精细菌,它能利用稻草和废木材的纤维生产乙醇,也能把半纤维素,木糖等五碳糖发酵为乙醇。1MW8002,500吨,具有明显的经济效益。加拿大的Iogen公司,利用从遗传工程真菌所制成的纤维素酶有效地使纤维素水解为葡萄糖和其它糖类。同时,承受常规的酿酒酵母使葡萄糖发酵为乙醇。专用的菌种还可使酵母发酵困难的其它糖类如戊糖进展发酵质原料生产乙醇的装置,该装置被认为是目前世界上同类装置中规模最大1.2~1.5/300~400/年燃料0.23/公升。这是〔pre-commercialdemonstrationscalefacilit40〔用酶来自于邻近的本公司的产酶厂4020工中的副产品--木质素。迄今为止,全世界已有几十套植物纤维原料经纤维素酶水解成单糖的中试生产线或试生产线,大局部是以酒精为最终主产品。这些试验或试生产机构包括美国陆军NatickIogen公司,加拿大Forintek协会,瑞典林产品争辩试验室,瑞典隆德大学,奥地利格拉兹大学,芬兰202352023211Mhl(450PJ)l59%36%2%,1%都来自于传统原料〔甘蔗,玉米,甘蔗,甜菜,小麦0.34圆/〔=16.2/GJ,是汽油的两倍7.3/GJ。原料价格占总本钱的50%以上。并且由于传统原料猎取有限造成大规模实现以酒精作为运输燃料的障碍。用木质纤维素作原料生产酒精在技术上目前遵循着用甜菜和富含淀粉的原料一样的途径。两者主要的区分是1.原料的预处理,2.木糖发酵酒精。用木质纤维素作原料生产酒精当前技术应用的障碍是产生大量的无机废物〔石膏,硫酸钙〕和高本钱〔0.35欧圆/l。主要是酶解本钱40-55%。另一个大障碍是缺乏经济可行的木糖发酵技术。虽然在运动发酵单孢菌(Z.mobilis)E.coli展,但仍旧还没有得到足够皮实的适合发酵五碳糖的微生物。上述过程改进0.23/〔=11/GJ。估量用成熟技2023-2023虽然生物酒精的原料和利用本钱大大低于淀粉制备的酒精,低原料的本钱被劳动本钱,供给本钱〔包括水消耗〕和投资减值所抵消。所以木质纤维素酒精的本钱要超过淀粉制备的酒精达75-80%。这里有两个主要不同的因素,一是木质纤维素预处理本钱高,二是以稀酸水解预处理木质纤维72-3天。目前纤维素酶的价格是每吨60001/10,30%,纤维素酒精才能与淀粉酒精竞争。本人对秸杆酒精的赢利前景与目前淀粉酒精比照估算也不乐观。比方秸杆5〔去除木质素和其他杂质损失1/3重量,余下2/3的纤维素和半纤维素能元一吨酒精计算。流程长于淀粉酒精的一倍。增加了固定资产占用本钱,〔0.5/加仑大大高于淀粉酒精所用的α-淀粉酶(alphaamylase)和糖化酶(glucoamylase)。综合这些看得见的因素来

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