降低木質纖維素燃料乙醇生產成本的分析_吳連禎

1、降低木質纖維素燃料乙醇生產成本的分析吳連禎, 林 鹿(華南理工大學 資源科學與工程系 , 廣東廣州510640摘 要 :自然界最豐富的可再生資源木質纖維素經過轉化可以制取新能源 燃料乙醇,為解決當前的能源危機 、 糧食危機和環(huán)境危機提供了一條出路 。 由于成本方面限制的原因, 纖維素乙醇目前并沒有完全商業(yè)化 。 從原料 、 預處理 、 纖維素酶 、 發(fā)酵和蒸餾 、 生物精煉等方面分析了降低纖維素乙醇成本的可行性 。 關鍵詞 :新能源; 燃料乙醇; 木質纖維素; 成本 中圖分類號 :TS262.2; TS261.4; TQ353; Q556文獻標識碼 :A文章編號 :1001-9286(2009

2、 05-0099-06Analysis of Reducing Production Cost of Fuel Ethanol by LignocelluloseWU Lian-zhen and LIN Lu(Departmentof Resource Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510640, China Abstract :As the most aboundant renewable resource on the planet, lignocell

3、ulose could be used to produce the new energy-fuel ethanol, which provides a solution to the existing energy crisis, food crisis and environment crisis. However, lignocellulosic ethanol has not achieved complete commercialization yet due to high production cost. In this paper, the feasibility of the

4、 programs to reduce production cost of lignocellulosic ethanol from the aspects of raw materials, pretreatment, cellulase, fermentation, distillation and biorefining was analyzed. Key words :new energy resources; fuel ethanol; lignocellulose; cost基金項目 :國家自然科學基金 (50776035, U0733001 、 教育部博士點基金 (200705

5、61038 和創(chuàng)新團隊研究計劃 (IRT0552 、 863計劃 (2007AA05Z408和國家科技支持計劃 (2007BAD34B01 資助項目 。收稿日期 :2009-03-18作者簡介 :吳連禎 (1982-, 男 , 碩士 , 山東泰安人 , 主要從事植物資源轉化與生物質化工研究工作 。 通訊作者 :早期木質纖維素乙醇的研究主要是采用酸法水解纖 維素原料成單糖 , 然后通過酵母發(fā)酵得到乙醇 , 但酸法水 解要消耗大量的酸 、 對反應設備要求高 、 能耗高 , 且不符 合未來社會綠色化學的發(fā)展方向 。 酶法水解發(fā)酵制取燃 料乙醇是當前主流的研究方向 。 圖 1為酶法水解木質纖 維素原料

6、制取乙醇的簡單流程圖 。 與酸法水解相比 , 酶法 水解條件溫和 、 不生成有毒降解物 、 糖得率高 、 設備投資 低 , 符合未來的發(fā)展方向 。 由于生產成本方面的原因 , 纖維素乙醇始終沒有完全商業(yè)化 。 文章綜述了從原料 、 預處 理 、 纖維素酶 、 發(fā)酵和蒸餾 、 生物精煉這些主要方面降低 成本的可行性分析 。1降低原料成本的分析木質纖維素原料的來源廣泛 , 包括各種林木與草類 、農業(yè)廢棄物 、 林業(yè)廢棄物 、 工業(yè)廢棄物及城市生活廢棄物 等 7,910。 原料本身的成本并不高 (如目前玉米秸稈 60元/t左右 , 但由于原料的收集 、 運輸 、 儲存等都需要一定的成本 , 因此最終

7、的原料成本會漲到 200300元 /t。 為了 降低原料成本 , 首先生產工廠的選建應該考慮原料就近 、圖 1酶法水解木質纖維素原料制取燃料乙醇的流程圖 7釀酒科技 2009年第 5期 (總第 179期 ·LIQUOR -MAKING SCIENCE &TECHNOLOGY 2009No . 5(Tol . 17999釀酒科技 2009年第 5期 (總第 179期 ·LIQUOR -MAKING SCIENCE &TECHNOLOGY 2009No . 5(Tol . 179規(guī)模適度的原則 11。 一定規(guī)模的生產工廠可以合理有效 地利用資源 , 發(fā)揮規(guī)模優(yōu)勢

8、 。 但規(guī)模的不斷擴大 , 原料成 本 也 會 增 加 12。 2002年 , 美 國 國 家 再 生 能 源 實 驗 室 (NREL 的技術報告分析得出了一個以玉米秸稈為原料 的工廠 , 合理規(guī)模為日處理秸稈 20004000t 13。 收集方 式也是影響原料成本的重要方面 。 Petrolia 12分析認為原 料在切碎后收集將比直接打捆收集更能節(jié)省成本 , 以一 個年產 0.189hm 3的乙醇工廠為例 , 原料在切碎后收集比 直接打捆收集成本 1t 少 12美元 , 而且工廠規(guī)模擴大后 , 效果更為明顯 。 此外 , 借助后續(xù)工藝 , 增加原料的單位產 值也是降低原料成本的重要手段 。

9、以玉米秸稈為例 , 國外 4t 秸稈可生產 1t 乙醇 , 而國內需要 6t 秸稈才能生產 1 t 乙醇 , 原料成本優(yōu)勢由此可見 。不同原料的組成成分有明顯的差別 , 生產燃料乙醇 所主要利用的纖維素和半纖維素盡可能高 , 木質素盡可 能低 , 將有助于隨后的預處理以及水解發(fā)酵的過程 , 提高 產率 , 整體上降低最終成本 。 從此種意義上說 , 在原料選 擇上 , 應該盡可能地選用纖維素和半纖維素含量高 、 木質 素含量低的原料 。 原料的選擇最初將是以較低成本的廢 棄物原料為主 , 而當下游技術瓶頸突破 、 成熟以后 , 應開 發(fā)一個以能源作物為主的綜合原料供應系統(tǒng) 14。 這些能 源作

10、物需要很少的投入卻有很高的產量 , 而且不與糧食 作物爭地 。 通過基因技術 , 還可以改變這些作物的組分 , 增加纖維素 、 半纖維素這些高價值組分的含量 ; 改變作物 的性質 , 使其更易于后續(xù)的預處理和酶水解過程 , 最終降 低乙醇的生產成本 4,14。2降低原料預處理成本的分析原料預處理的目的是為了去除木質素 、 半纖維素對 纖維素的保護作用 , 破壞纖維素的晶體結構 , 增加纖維素 的可接觸面積 , 以提高纖維素的酶解轉化率 15。 目前 , 預 處理的成本在整個的生產成本中所占的比例是最高的 , 據估計可達 0.3美元 /加侖乙醇 , 對于整個的生產過程和 生產成本影響最大 16。

11、 如 Wyman 所說 4,“ 成本比預處理 更高的一步就是不處理 ”。 原料不經預處理直接進行水解 會使乙醇的最終得率會低于 20%。 原料的預處理方式有 很多 , Mosier 15認為最有經濟性以及未來前景的包括稀 酸預處理 、 蒸汽爆破預處理 、 控制 pH 的熱水預處理 、 石 灰和氨處理 。 Eggeman 17等人分析了在同等條件下以不 同的方式預處理玉米秸稈對乙醇成本的影響 , 得出結論 認為預處理成本 :稀酸法 <氨爆破法 <石灰法 <氨循環(huán) 過濾法 <熱水法 。 對現(xiàn)行的處理方式進行改進和優(yōu)化 , 提高預處理的效果 , 是降低成本的有效方式 。 Ni

12、cholas 18等人用稀硫酸通過單步批式預處理白楊木屑 , 然后固液 分離 , 固體在 130150 下洗滌后 , 以 SSF 工藝水解發(fā) 酵 , 結果表明與未經分離及洗滌的原料相比 , 乙醇產量增 加了 50%, 達到同樣乙醇產量的反應時間降低了 43%。 Moiser 19等人用控制 pH 的熱水法處理玉米秸稈 , 反應器 中原料占 16%, 190 下處理 15min , 乙醇的產量達到 理論產量的 88%。 Teymouri 20等人確定了氨爆破法處理 玉米秸稈的最佳條件為 :90 , 原料濕度 60%, 1kg 絕 干原料氨用量 1kg , 處理時間 5min 。 Kim 21等人

13、分析了 不同條件下石灰預處理玉米秸稈的效果后認為 , 通風的 條件下 , 溫度為 55 , 處理 4個星期時較為理想 , 經過此 條件處理的原料 , 以 15FPU/g纖維素的酶用量水解 , 葡 萄糖和木糖的產率分別達到 93.2%和 79.5%。但是 , 這些預處理方式也都存在一些缺點 1516,22。 如 應用稀酸處理需要耐腐蝕性的反應器 , 水解液需要進行 酸的中和 ; 蒸汽爆破和熱水處理對設備要求高 , 處理過程 會產生一些糖降解產物如糠醛 、 5-羥甲基糠醛 (HMF 等 , 而這些產物會抑制隨后微生物對糖的發(fā)酵 ; 石灰預處理 需要進行很長的時間等 。 采取多種預處理方式的聯(lián)用 ,

14、 相 互取長補短 , 也許是未來預處理更有效 、 低成本的重要手 段 。 如將蒸汽爆破與酸催化劑結合 , 相比單獨的蒸汽爆 破 , 可以降低反應時間和溫度 , 減少抑制劑的生成 , 改善 酶處理的效果 , 被認為是一種最接近于商業(yè)化的預處理 技術 7。 目前這種技術在美國 NREL 和瑞典 SEKAB 的中 試工廠都進行了廣泛試驗 , 并且應用到了加拿大 Iogen 公司的示范工廠中 7。在我國中科院布局的纖維素乙醇項目中 , 原料預處 理成本目標是低于 0.1美元 /加侖乙醇 。 但不管采用何種 預處理方式 , 為了節(jié)省成本 , 都應該把藥品和水的使用 , 能量的輸入減到最低 。 此外 ,

15、在降低預處理成本的同時還 應兼顧后續(xù)工藝 , 不以增加后續(xù)工藝的成本為代價 。3降低纖維素酶成本的分析在整個的成本中 , 纖維素酶所占的成本也是相對較 高的 。 對纖維素酶高產菌進行篩選和誘變育種 , 改進纖維 素酶的生產技術 , 提高纖維素酶的產量 ; 改善纖維素酶的 性能以及選擇合理的酶系組成 , 提高酶的比活性 ; 循環(huán)利 用纖維素酶 , 這些方式都可以降低纖維素酶的成本 。 3.1選育纖維素酶高產菌株, 改進纖維素酶生產技術 絲狀真菌是纖維素酶最主要的來源 , 其中木霉屬 (里 氏木霉 、 綠色木霉等 是目前應用最多 、 最有效的產酶菌 株 23。 一般從自然界篩選分離的野生菌株產酶能

16、力比較 低 。 為了提高菌種的纖維素酶產量以及所產纖維素酶的 活力 , 誘變育種是一個有效的途徑 。 林英 24等以綠色木酶 F264為出發(fā)菌株制備其原生質體 , 經紫外誘變處理 , 篩100選出 1株纖維素酶高產突變綠色木酶 F -UV264, 其產酶 能力和濾紙酶活都增加了約 3倍 。 利用基因組重組技術 進行菌株的選育是近年來提出的一種新的方法 , 這種方 法可以更為快速和高效的篩選出優(yōu)良菌株 。纖維素酶的生產方式包括液體發(fā)酵和固體發(fā)酵兩 種 。 固體發(fā)酵法投資少 , 工藝簡單 , 產品價格低廉 。 然而固 體發(fā)酵法生產的纖維素酶很難提取 、 精制 。 液體發(fā)酵培養(yǎng) 條件容易控制 , 不

17、易染雜菌 , 生產效率高 , 雖然其動力消 耗大 , 設備要求高 , 仍然具有廣闊的前景 。 任何菌種發(fā)酵 都有自己最佳的發(fā)酵條件 。 pH 值 、 溫度 、 通氧量 、 接種量 、 發(fā)酵時間 、 培養(yǎng)基成分及配比對纖維素酶的產量都有影 響 , 因此在選擇合理發(fā)酵工藝的同時 , 應該優(yōu)化培養(yǎng)條 件 , 這對于提高酶活 、 降低生產成本是很重要的 。3.2改善纖維素酶的性能 、 選擇合理的纖維素酶系 在對結構和反應機理認識的基礎上 , 利用基因工程 改善纖維素酶的性能 2528, 包括增強在不同溫度及 pH 值 下的穩(wěn)定性 , 提高抵抗水解終產物抑制的能力 , 提高酶的 比活性從而降低水解底物所

18、需要的單位用酶量 , 將有助 于纖維素酶成本的降低 。 Teter 等 29利用定點突變 、 定向 飽和突變 、 PCR 擴增和 DNA 分子進化 , 產生了里氏木酶 的變種 , 突變株在酵母中表達 , 選育后其熱穩(wěn)定性和熱活 性都超過了母體 。 Bower 30介紹了將不同菌種的內切酶引 入 里 氏 木 霉 纖 維 素 酶 的 方 法 。 把 Acidothermus cellu -lolyticus 的 GH5A 蛋白 , 融合到里氏木酶的纖維二糖酶 中后 , 發(fā)現(xiàn)在纖維素的糖化過程中重組酶具有更高的活 性 , 結果顯示 6h 達到 20%的纖維素轉化率 , 而用母本 的纖維素酶則需要 1

19、0h 。 在結構和反應機理認識基礎上 , 引入或突變與水解相關的保守性氨基酸殘基 , 可以提高 酶的活性 。 -葡萄糖苷酶能水解纖維二糖為葡萄糖 , 對 于反應的徹底完成有重要作用 。 Kim 31等人利用原位活 性染色法從 Aspergillus fumigatus 中 分 離 出 了 一 種 新 的 -葡萄糖苷酶 , 經過基因編碼和異源表達 , 使其具有了 比典型 Aspergillus niger 和 Aspergillus oryzae -葡萄 糖 苷酶更高的熱穩(wěn)定性 。纖維素酶由內切葡聚糖酶 、 外切葡聚糖酶 、 -葡萄 糖苷酶 3種不同的組分組成 , 3種類型的酶在水解過程 中有不

20、同的功能 , 纖維素的水解大多是由 3種酶協(xié)同作 用完成的 , 任何類型酶的缺失都會對水解產生不利的影 響 。 如里氏木霉是一種高效的產酶菌種 , 但由于其較低的 -葡萄糖苷酶活 , 降低了水解木質纖維素的能力 32, 因此 補充額外的 -葡萄糖苷酶活成為提高酶解效率的有效 方式 。 酶系比例的不當對于水解也會產生不利影響 , 選擇 及組合對水解有最大影響的酶類型 , 可以促進纖維素的 有效水解以及酶的合理利用 , 降低成本 33。 目前市場上的 商業(yè)酶大多就是活性最大 、 配比合理的酶復合物 。 3.3纖維素酶的循環(huán)利用纖維素酶作為一種催化劑 , 決定了其具有可以循環(huán) 利用的性質 。 纖維素

21、酶的循環(huán)利用可以降低酶的成本 , 但 隨著利用次數(shù)的增多 , 纖維素酶的活性會逐漸降低 , 而且 纖維素酶的吸附能力和原料中的木素對循環(huán)利用的次數(shù) 也有影響 3435。 纖維素酶的循環(huán)利用也可以通過纖維素 酶的固定化來實現(xiàn) 。 固定化酶與水溶性酶相比 , 具有下列 優(yōu)點 :(1極易將纖維素酶與底物 、 產物分開 ; (2可在較長 時間內反復進行分批反應和裝柱連續(xù)反應 ; (3可提高纖 維素酶的穩(wěn)定性和使用率 ; (4產物溶液中酶的殘留較 少 , 簡化了提純工藝 。杰能科和諾維信是國際上兩大主要的酶制劑生產 商 。 在 NREL 的資助下 , 兩家公司都已經將生產 1加侖 燃料乙醇所需纖維素酶生

22、產成本從 2001年 5美元的水 平降到大約 0.2美元 , 而且他們計劃能使纖維素酶的成 本繼續(xù)降低至 0.1美元以下 6。 為了促進纖維素酶成本的 降低 , 應該加大對反應機理的研究 , 更好地認識反應機 理 , 將有助于更好地降低成本 。4降低發(fā)酵和蒸餾成本的分析木質纖維素水解后能產生戊糖和己糖兩種不同的單 糖 , 其中纖維素水解產生葡萄糖 ; 半纖維素水解產生木糖 (陸生植物占 60%90%、 阿拉伯糖等戊糖 , 甘露糖 、 半 乳糖 、 葡萄糖等己糖 16。 普通的釀酒酵母很難將戊糖發(fā)酵 為乙醇 , Hinman 36等人曾分析了木材制乙醇過程中木糖 利用與否對生產成本的影響 , 結

23、果表明木糖被利用后可 使生產成本由 1.65美元 /加侖降至 1.23美元 /加侖 。 因 此 , 戊糖的利用成為降低乙醇成本的重要一項 3637。 選擇 合理的發(fā)酵工藝 , 并對工藝中不利于發(fā)酵的因素加以改 善 , 可促進成本的降低 。 發(fā)酵完成后需要對乙醇進行純 化 , 改善純化過程對于降低成本也是必要的 。4.1構建混合糖發(fā)酵菌理想的纖維素乙醇發(fā)酵菌應能發(fā)酵所有水解產生的 糖 , 具有對木素單體 、 乙酸和其他抑制性副產物的良好抗 性 , 并在同步發(fā)酵工藝中與纖維素酶有協(xié)同作用 8。 混合 菌株構建的代謝工程可以通過兩種方法進行 。 一種是從 能 夠 利 用 廣 泛 底 物 的 微 生

24、物 , 如 大 腸 桿 菌 出 發(fā) (Es -cherichia coli , 利用其本來就有的戊糖利用能力 , 通過基 因工程改善其產物的選擇性及其他同合成產物相關的特 性 8。 大腸桿菌等能有效地利用木質纖維素材料的水解 生成的所有糖組分 , 對乙醇也有一定耐性 。 但大腸桿菌缺 少高活力的乙醇產生酶系 , 而且糖酵解過程產生的副產 物較多 (主要為有機酸 。 早在 1987年 , Ingram 38就利用運吳連禎, 林 鹿 ·降低木質纖維素燃料乙醇生產成本的分析 101釀酒科技 2009年第 5期 (總第 179期 ·LIQUOR -MAKING SCIENCE &a

25、mp;TECHNOLOGY 2009No . 5(Tol . 179動發(fā)酵單胞菌 (Zymomonas mobilis 中的高活力丙酮酸脫 氫酶 (PDC和乙醇脫氫酶基因 (ADHII構建了 PET 操縱 子 , 并將該操縱子導入大腸桿菌中表達 , 結果大腸桿菌工 程菌株的乙醇產量得到了極大的提高 。 當前眾多在大腸 桿菌上開展的代謝工程也取得了很大成功 23。另一種方法是從已有很高產物選擇性和其他產物合 成 特 性 的 乙 醇 發(fā) 酵 菌 株 , 如 釀 酒 酵 母 (Saccharomyces cerevisiae 和運動發(fā)酵單胞菌 (Zymomonas mobilis 出發(fā) , 通過代謝

26、工程手段賦予其利用戊糖發(fā)酵的能力 8。 運動 發(fā)酵單胞菌具有高效 、 快速轉化己糖為乙醇的能力 , 乙醇 產量可以比普通酵母發(fā)酵高 5倍 22, 但由于自身缺少必 要的代謝途徑而使其無法利用木質纖維素水解產生的木 糖等戊糖成分 。 Mohagheghi 39等將代謝木糖 、 阿拉伯糖的 7個必需酶的基因整合近 z.mobilis 的染色體上的特異位 點 -乳酸脫氫酶基因 (l dh 中 , 構建菌株具有利用戊糖的 能力 , 發(fā)酵混合糖的乙醇產率達到理論值的 84%, 同時 減少了副產物乳酸的形成 。 釀酒酵母是傳統(tǒng)的乙醇發(fā)酵 生產菌株 , 具有很高的發(fā)酵速率和乙醇耐性 23, 但現(xiàn)有的 工 業(yè)

27、 菌 株 都 不 能 利 用 木 糖 等 戊 糖 。 Kuyper 40等 將 Piromyces XYLA 的木糖異構酶基因在釀酒酵母中表達 , 得到的菌株發(fā)酵木糖和葡萄糖混合物的能力比釀酒酵母 提高了 2倍 。此外 , 為提高菌株的性能 , 誘變和馴化也是有效的手 段 。 Wahlbom 4142等將染色體重組釀酒酵母 TMB3399經 誘變后得到了木糖發(fā)酵性能更好的 TBM3400, 成為代謝 工程和誘變技術結合的良好范例 。 不同的原料 、 不同的處 理過程產生不同的戊糖和己糖的比例 , 不同糖比例 , 如木 糖含量較高的混合糖液中 , 利用 P.stipitis 發(fā)酵 , 乙醇得率

28、較高 。4.2改善發(fā)酵工藝早期采用的是分步水解發(fā)酵工藝 (SHF , 纖維素水 解和水解液的乙醇發(fā)酵分別在不同的容器內進行 , 但由 于纖維二糖和葡萄糖對水解過程的抑制大大增加了纖維 素酶的成本 , 于是開發(fā)了同步糖化發(fā)酵工藝 (SSF , 即纖 維素水解和水解液的乙醇發(fā)酵在同一個容器中進行 , 水 解產生的葡萄糖馬上被酵母所利用 , 消除了葡萄糖和纖 維二糖濃度的增加對纖維素酶的抑制作用 。 與 SHF 工藝 相比 , SSF 工藝可以提高約 40%的乙醇產量 , 而且減少 了反應所需的設備 43。 但這種工藝存在的主要問題是纖 維素酶解和乙醇發(fā)酵的溫度不一致 。 選擇合適的發(fā)酵菌 株成為關

29、鍵 。 后來由同步糖化發(fā)酵法 (SSF 衍生出了同 步糖化共發(fā)酵法 (SSCF , 即戊糖和己糖在同一個容器內 共同發(fā)酵為乙醇 , 進一步提高了轉化效率 , 降低了成本 。 近年來又出現(xiàn)了一種具有誘人前景的新工藝 -聯(lián)合生物 工藝 (CBP, 它是把纖維素酶的生產 、 纖維素水解 、 糖的發(fā) 酵結合在一個反應器內完成 。 這種方式簡化了工藝 , 減少 了反應容器 8。 由于沒有了纖維素酶的生產問題 , 與最理 想條件下酶生產 、 纖維素水解和糖發(fā)酵成本為 0.189美 元 /加侖的 SSCF 工藝相比 , CBP 用于纖維素水解和糖 發(fā)酵的成本僅為 0.042美元 /加侖 44。4.3改進純化

30、過程車 用 燃 料 乙 醇 要 求 乙 醇 的 濃 度 達 到 99.5%vol以 上 , 一 般 發(fā) 酵 液 中 的 乙 醇 濃 度 低 于 20%vol, 需 要 進 行 提純 。 傳統(tǒng)的乙醇純化主要是蒸餾法 , 當乙醇濃度達到 95%vol時 , 由于共沸點的存在 , 必須進行二次蒸餾 。 以 苯作脫水劑的共沸蒸餾最具有代表性 。 膜化學分離法是 很有發(fā)展前景的提純新技術 , 但應用還不是很廣泛 。 蒸餾 過程中耗費大量的能量 , 為了減少蒸餾過程中的能量輸 入 , 發(fā)酵液中乙醇的濃度應盡可能高 。5生物精煉以降低生產成本的分析現(xiàn)代成功的石油化工及糧食乙醇產業(yè)精煉技術證 明 , 充分利用

31、木質纖維素原料的各種組分 , 盡可能地提升 和拓展原料各組分的經濟價值 , 聯(lián)合生產乙醇和部分高 值產品的生物精煉技術 , 是實現(xiàn)纖維素乙醇商業(yè)化的重 要突破口 , 也是纖維素乙醇產業(yè)發(fā)展的必然方向 45。 木素 是木質纖維素原料的重要組成部分 , 占原料的 10%25 %, 目前木素主要是作為燃料使用 , 經濟價值較低 。 通過 改性后 , 木素可變?yōu)榫哂懈邇r值的混凝土減水劑 、 水處理 劑 、 水煤漿分散劑等產品 。 木素也是 DMSO 、 苯酚 、 乙烯 等的天然化學前體 , 還可以用來生產膠黏劑 、 碳纖維等眾 多產品 5, 16。 半纖維素水解生成的低聚糖可用作飼料添加 劑 , 生成

32、的木糖除了可以發(fā)酵為乙醇 , 還可用來生產木糖 醇 、 糠醛和呋喃樹脂等 5, 16。 纖維素水解生成的葡萄糖 , 可 部分用于生產乙酰丙酸 、 蟻酸等高價值的有機酸 。 圖 2是 對玉米秸稈乙醇產業(yè)發(fā)展單一產品以及多種產品的經濟 性分析 , 可以看出發(fā)展多種產品遠比發(fā)展單一產品有經 濟可行性 。其中 , 玉米秸稈共含有 361kg 葡萄糖 、 241kg 木糖 、 36kg 阿拉伯糖等少量其他多糖 、 208kg 木素和 32kg 乙 酸 。 預處理和水解得到的糖為總糖的 90%; 戊糖和己糖 發(fā)酵生成的乙醇為理論產量的 85%和 90%; 乙醇 1.50美元 /加侖 、 乙酸 1.00美元

33、 /kg、 高值化木素 1.10美元 /kg、 燃燒用木素 0.04美元 /kg、 木糖 1.20美元 /kg。 Sim-ple 表示所有糖轉化為乙醇 , 所有木素作為燃料使用 。 Partial 表示所有糖轉化為乙醇 , 木素一半用做燃料 , 一半 用做聚合物材料 , 乙酸作為一種商品 。 Complete 表示葡 萄糖轉化為乙醇 , 木糖和其他少量多糖轉變?yōu)楦咧祷?02圖 2基于玉米秸稈的不同精煉模式的經濟性分析 5產品 , 所有木素用作聚合物材料 , 乙酸作為一種商品 。 6結束語由于基于不同的原料 、 生產工藝及生產規(guī)模等 , 目前 關于纖維素乙醇成本的報道略有差異 。 文獻 14提

34、到纖 維素乙醇的成本已由 4美元 /加侖以上降至 1.21.5美 元 /加侖 。 文獻 6分析得出的纖維素乙醇成本為 2.16美 元 , 分別低于當時糧食乙醇和汽油價格 0.24美元 、 0.08美元 。 文獻 23中提到 , 原油價格在歐洲達到 70美元 /桶 , 在美國達到 5060美元 /桶 , 纖維素乙醇與汽油相 比就具有競爭力 。 當前的石油價格 , 已使纖維素乙醇顯示 出了一定的競爭力 。 眾多商業(yè)化的工廠已經建成或正在 建設中 , 纖維素乙醇實現(xiàn)商業(yè)化將指日可待 46。 但為了讓 燃料乙醇始終保持價格上的優(yōu)勢 , 防止石油價格波動帶 來的負面影響 , 仍需要從各個環(huán)節(jié)考慮繼續(xù)壓縮

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