秸稈生產(chǎn)乙醇技術(shù)

1、秸桿變?nèi)剂弦掖?而且有利于農(nóng)業(yè)科技的全面推行和生物質(zhì)的綜合利用濟(jì)可持續(xù)進(jìn)展和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)起到樂觀的作用了秸桿過剩造成的任憑燃燒問題，是實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會態(tài)、環(huán)境協(xié)調(diào)進(jìn)展的有效途徑。 木質(zhì)纖維，占秸桿總重量的約70-90左右。植物中三者各占的比例隨不同來源的植物或植物的不同局部而有所區(qū)分30-50%;20-35%;20-30%;灰份 0-15%完全降解成葡萄糖，后者是發(fā)酵乙醇的原料。使人們無法完成后續(xù)處理 木質(zhì)纖維素的高級構(gòu)造 一樣被人和動物完全利用。纖維素被纖維素酶水解的反響通常又稱為糖化反響質(zhì)素是由苯基丙烷聚合而成的一種非多糖物質(zhì)物以-C-C-鍵、-O-鍵縱橫交聯(lián)在一起，其側(cè)鏈又與半纖維素以共

2、 處理的植物纖維原料的自然構(gòu)造存在很多物理和化學(xué)的屏障作用，纖維素酶水解得率低，僅為10%20%。禾本科植物秸稈含有的半纖維素一般為木聚糖，占干重的2530。半纖維素能被木聚糖酶( xylanase，EC3218)半纖維素酶，降解成木糖。自然半纖維素水解產(chǎn)物的 85-90%是木糖。以植物纖維素原料中的木糖發(fā)酵生產(chǎn)酒精 纖維資源生產(chǎn)酒精經(jīng)濟(jì)可行的關(guān)鍵因素 葡萄糖代謝的途徑簡單得多 它副產(chǎn)物。因此，酵母木糖代謝產(chǎn)生酒精的理論得率為0.46克酒精/克木糖，低于葡萄糖酒精發(fā)酵的理論得率為 0.51 克酒精/ 克葡萄糖。代謝葡萄糖和木糖產(chǎn)生乙醇的總反響式如下： Glucose+ADP+Pi-2Ethna

3、nol+2Co2+TP 3Xylose+3ADP+3Pi-5Ethnanol+5Co2+3TP理論上 1 噸葡萄糖可生產(chǎn)539 180 份C6H10O6在酶的作用下生成88 份CO2 和 92 份C2H5OH狀真菌產(chǎn)生的胞外半纖維素酶便于分別和提取酵母菌和細(xì)菌都高 兩種菌屬產(chǎn)生的木聚糖酶的根本性質(zhì)和降解產(chǎn)物特點也爭辯得niger具有穩(wěn)定的生物學(xué)性狀和高產(chǎn)半纖維素酶的力量，但由于同時含有纖維素酶基因 產(chǎn)生較多的纖維素酶。 1980年科學(xué)家覺察，一些微生物可通過發(fā)酵木糖產(chǎn)生酒精。如細(xì)菌、 pH 條件下的細(xì)菌發(fā)酵簡潔引起雜菌污染。與細(xì)菌一樣，真菌不特性特別適合于植物纖維原料的同步糖化發(fā)酵6 個種的酵

4、母 菌能通過發(fā)酵木糖產(chǎn)生大量的酒精嗜鞣管囊酵母 Pachysolen Pichiastipitis、季也蒙畢赤酵母、酒香酵母和產(chǎn)朊假絲酵母。 于飼料而不會產(chǎn)生毒性。酵母菌酒精發(fā)酵不易被細(xì)菌和病毒污染。釀酒酵母是工業(yè)上生產(chǎn)酒精的優(yōu)良菌種 法構(gòu)建能共發(fā)酵木糖-葡萄糖產(chǎn)生酒精的工程菌。瑞典科學(xué)家對釀酒酵母菌進(jìn)展了基因工程重組 代謝的全套酶基因從不生產(chǎn)酒精的真菌中克隆出來 酵母菌的染色體中，從而使它能夠把木糖轉(zhuǎn)化為酒精。運動發(fā)酵單孢菌Zymomonas mobilis的爭辯較為引人注樣，它的酶系統(tǒng)能將己糖高效轉(zhuǎn)化為酒精。酒精產(chǎn)率(1 mol 1.9 mol 酒精)，耐酒精力量、抗纖維素原料水 的乙醇比

5、釀酒酵母菌高出8 倍多美國的一個爭辯小Zhang.M)把大腸桿菌的戊糖代謝途徑的基因組克隆到運動發(fā)酵單孢菌中，使之能將含25一 40木糖的 制取酒精能使生產(chǎn)本錢降低。工程微生物是利用基因移植技術(shù)構(gòu)建的有特別功能的微生 度可達(dá) 100，而且生產(chǎn)效率也比酵母發(fā)酵法高出30 到達(dá)了理論極限值的80。水解，均有成熟閱歷。半纖維素水解液制木糖 特別的釀酒酵母菌可使木糖發(fā)酵成酒精 酮糖再用一般釀酒酵母發(fā)酵成酒精。美國Purdue大學(xué)可再生能源試驗室利用基因工程覺察了可將五碳糖轉(zhuǎn)化為乙醇的轉(zhuǎn)基因酶,為燃料乙醇生產(chǎn)本錢的降低供給了技術(shù)上的保證。據(jù) 1996 年報道，稻草半纖維素水解液，用假絲酵母發(fā)酵， 0.3

6、70.45 率 37452025，1015的酒精。植物纖維原料制取酒精包括4處理脫除木質(zhì)素 由于戊聚糖占植物纖維原料干重的104030%左右。 經(jīng)濟(jì)可行的關(guān)鍵。利用可再生的植物纖維資源制取酒精目前存在的主要問題是本錢偏高。選擇性能優(yōu)良的纖維素酶生產(chǎn)菌種和戊糖發(fā)酵菌 努力的方向。目前國內(nèi)外利用秸桿物質(zhì)生產(chǎn)酒精的技術(shù)水平還是停留在或其產(chǎn)生的纖維素酶分解秸桿物質(zhì)產(chǎn)發(fā)酵還是混合發(fā)酵，人們都必需供給兩種菌生長所需要的時間、 要使乙醇發(fā)酵菌獲得分解秸桿物質(zhì)的力量把一系列編碼纖維素酶和半纖維素酶的基因重組進(jìn)能利用單糖維素的整套酶類、能發(fā)酵戊糖產(chǎn)生有機酸的某些極端嗜熱細(xì)菌， 設(shè)法引入乙醇發(fā)酵途徑的基因纖維素酶

7、是降解纖維素生成葡萄糖的一類酶的總稱單一組分的酶，而是多組分的復(fù)合酶系。纖維素酶主要包括 3 種組分：內(nèi)切型葡萄聚糖酶EC3.2.1.，E，外切型葡萄聚糖酶EC3.2.1.9CB，纖維素二糖酶EC3.2.1.2，C，或稱 纖維素水解生成葡萄糖的過程必需依靠這 3 種組分的協(xié)同作用 用于纖維素酶生產(chǎn)的菌種主要是木霉屬Trichoderm、曲霉屬Aspergillu、青霉屬Penicilliu、鐮孢菌屬Fusariu的菌種，其中最重要的是木霉屬中的里氏木霉 Trichoderma reeseCetus 公司用基因工程技術(shù)構(gòu)建產(chǎn)纖 接發(fā)酵獲得乙醇和甘油。是，微生物中的球菌、桿菌和一些真菌 分解纖維素

8、的酶纖維素酶 接以纖維素作碳源生產(chǎn)乙醇1 株高溫型 纖維素，木糖等五碳糖發(fā)酵為乙醇。1996 年，美國可再生資源試驗室NREL爭辯開發(fā)出利用纖維素廢料生產(chǎn)酒精的技術(shù) 了一個 1MW 稻殼發(fā)電示范工程：年處理稻殼12，000 噸，年發(fā)800 萬度，年產(chǎn)酒精2，500 噸，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。加拿大的Iogen 酶酒酵母使葡萄糖發(fā)酵為乙醇的Iogen 能源公司擁有一套市值2230 置被認(rèn)為是目前世界上同類裝置中規(guī)模最大的使1.2 萬1.5 萬噸/年麥秸轉(zhuǎn)化為300萬400萬升/年燃料級乙醇。承受這一技術(shù)，可使生產(chǎn)費用削減到約0.23 美分/pre-commercial demonstration

9、scalefacilit，日處理麥秸40噸用酶來自于鄰近的本公司的產(chǎn)酶廠。該廠操控了涉及纖維素酒精生產(chǎn)的全部40 噸的麥秸原料, 將纖維素轉(zhuǎn)化成葡萄糖,發(fā)酵和蒸餾。雇員20 人。燃料使用加工中的副產(chǎn)品-木質(zhì)素。成單糖的中試生產(chǎn)線或試生產(chǎn)線，大局部是以酒精為最終主產(chǎn)Natick 爭辯進(jìn)展中心，美國加州大學(xué)勞倫斯伯克萊試驗室Iogen Forintek 爭辯中心，印度理工學(xué)院等。依據(jù)荷蘭政府2022 年 5 月生物酒精研發(fā)概況的報告，2022 211Mhl(450PJ)生物酒精bioethano，巴西59%美國36%歐洲2%中國，加拿大和澳大利亞各 1%甘蔗，甜菜，小麥。本錢價是0.34/=16.

10、2/G，是汽油的兩倍7.3歐圓/G。原料價格占總本錢的50以上。并且由于傳統(tǒng)原料獵取有限造成大規(guī)模實現(xiàn)以酒精作為運輸燃料的和富含淀粉的原料一樣的途徑1.原料的預(yù)處理，2.木糖發(fā)酵酒精。用木質(zhì)纖維素作原料生產(chǎn)酒精當(dāng)前技術(shù) 應(yīng)用的障礙是產(chǎn)生大量的無機廢物石膏，硫酸鈣和高本錢0.35 歐圓/l。主要是酶解本錢過高，占總純生產(chǎn)本錢的 40-55%。另一個大障礙是缺乏經(jīng)濟(jì)可行的木糖發(fā)酵技術(shù)。雖然 在運動發(fā)酵單孢菌(Z.mobilis)和 E.coli 爭辯上取得實質(zhì)進(jìn)展，但仍舊還沒有得到足夠皮實的適合發(fā)酵五碳糖的微生物 改進(jìn)后，預(yù)期將來的本錢能降至0.23歐圓/=11/G。估量用成熟技術(shù)從木質(zhì)纖維素原料

11、中制取酒精的商業(yè)化運作得到2022-2022 年。雖然生物酒精的原料和利用本錢大大低于淀粉制備的酒精， 包括水消耗和投資減值所抵消。所以木質(zhì)纖維素酒精的本錢要超過淀粉制備的酒精達(dá)75-80%。這里有兩個主要不同的因素，一是木質(zhì)纖維素預(yù)處理留時間要花 7 2-3 素酶的價格是每噸6000 歐圓。是纖維素酒精本錢的大頭。纖維素酒精本錢是 0.4 美圓/l，淀粉酒精本錢是 0.23 美圓/l。只有在酶的本錢降低至 1/10，投資本錢降低 30%，纖維素酒精才能與淀粉酒精競爭。本人對秸桿酒精的贏利前景與目前淀粉酒精比照估算也不樂觀。 參考造紙原料按 400 5 噸秸桿生產(chǎn)一噸酒精的話1/3 重量，余下 2/3 的纖維素和半纖維素能制取1/2 重量的酒精酒精目前銷售價的 50%以 4000 元一噸酒精計算。加上 去除參考造紙業(yè)。流程長于淀粉酒精的一倍。增加了固定資產(chǎn)占用本錢，纖維素在美國是0.5美圓/加侖要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還需進(jìn)