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化 工 信 息 检 索 报 告纤 维 素 乙 醇学号：3008207077班级：化工3班姓名：王素影纤维素乙醇一当石油耗尽的那天 美国雪佛龙公司打出过这样的标语，足以警示世人：人类用完第一兆（单位：一万亿）桶石油，花了一百多年时间。再过三十多年，人类便可以用完第二兆桶石油，这类似于全球已探完的石油总量。那么，当作为重要燃料及化工原料的石油，一旦面临枯竭，可以用什么来继续替代它呢？研究发现，可燃冰及生物质能源都是不错的选择。其中以各种植物为原料的纤维乙醇的研究广受关注。二纤维素乙醇纤维素乙醇：结束生物燃料与粮食的“土地之争” 目前乙醇生产使用玉米或糖为原料。然而，乙醇还可以使用纤维素为原料生产，如农作物废料（玉米秸秆、玉米棒子、树叶、谷物秸秆和稻草）、木材废料（锯末、木材芯片和纸浆），以及柳枝稷等专为生产燃料种植的能源作物。 近些年，全球粮食价格一度持续上涨。而根据世界银行的报告，在导致粮价上涨的各种因素中，生物燃料的影响高达75%。如何解决两者之间的矛盾，现在美国科学家终于想出了办法。 这是韦伦纽姆公司位于美国路易斯安娜州的一间生物燃料试验厂。这里的主要研发项目是找到一种非食用性有机原料，并将其转化成燃料。从而避免大量侵占农用耕地，种植甘蔗、玉米等提炼乙醇所需的植物原料，解决生物燃料与粮食之间的土地之争。马修穆夏尔试验厂负责人：这就是纤维素生物原料我们用来生产生物燃料的原材料它是一种护根原料闻起来有点像糖浆但你仔细看一下它是榨干了糖的甘蔗渣。 科研人员介绍说，他们目前仍使用蒸馏法提炼乙醇燃料，成本比较高，且每年的产量只能达到530万升。研发人员正在对该系统进行改善，希望3年后的产量达到供应商业市场的能力。此外，科学家指出，由于目前用非农作物转化生物燃料的技术仍不成熟，农作物仍是生产生物燃料的主要原料。如果能研发出更新的技术，把自然界丰富且不能食用的“废物”纤维素，包括秸秆、树枝和林业边角余料等转化为乙醇,那么将为世界生物燃料业的发展找到一条可行的道路。目前很多国家和许多大型能源公司都在竞相探索将纤维素转化为乙醇的技术。希望再有5年左右的时间，“纤维素乙醇”就能在市场上广泛使用。纤维素乙醇产业化亟待解决的关键技术1原料分散，季节性强，难以收集、运输，增加了成本如大规模收购玉米秸、麦秸，到厂价会涨到200-300元/t以上。目前的技术条件下，如所含的戊糖不能很好地利用，需要6-7t秸秆才能生产1t乙醇，原料成本对总成本就有很大影响。2原料需进行复杂的预处理天然纤维素材料的结构性质非常复杂，纤维素不仅被半纤维素和木质素所包裹，且其本身也存在着高度结晶性和木质化,阻碍了酶与纤维素的接触，使其难以直接被生物降解。对大多数天然纤维素材料来说，如果不经过适当预处理，直接进行酶促水解，酶解率一般都非常低(20)， 进而影响总糖产率，增加了经济成本。开发廉价高效的木质纤维预处理技术是降低生产成本，实现产业化的途径之一。3纤维素酶的生产效率低、成本较高目前使用的纤维素酶的比活力较低，单位原料用酶量很大，酶解效率低，产酶和酶解技术都需要改进。纤维素酶和木聚糖酶的生产成本过高。在国内，纤维素酶生产大多采用固体方法，也有采用液体深层通风发酵培养的，但其主要用于纺织品处理等效益较高的行业，还不能大规模地应用于植物纤维产糖。纤维素酶用于植物纤维产糖的合适添加量为2030FPAIUg纤维底物，若不考虑水解液中戊糖的利用，那么需1.76t纤维生产1吨100 (vv)的乙醇，而目前纤维素酶的液体发酵水平为20FPAIUrnl。因此，有效降低纤维素酶和木聚糖酶的成本是纤维乙醇生产链中的一项关键的技术。4缺乏能够同时高效利用戊糖和己糖的发酵菌株同纤维素相比，半纤维素很容易被水解。但其水解产物往往含大量戊糖，戊糖的高效率发酵转化是实现纤维素乙醇产业化的又一瓶颈。纤维素经过糖化作用后，产生的还原糖主要为己糖和戊糖。通常戊糖不能被酵母发酵成乙醇，会使原料的乙醇率大大降低。目前许多研究机构都借助于自然界中存在的一些能发酵木糖为乙醇的酵母菌，诸如管囊酵母、树干比赤酵母等。但糖醇转化率普遍较低，因此需要利用基因工程方法构建能同时高效利用己糖和戊糖的菌种。因此，戊糖高效率转化也是实现生物质转化工艺实用化的一个关键技术。纤维素的降解工艺 以纤维素为原料的问题是，糖被锁定在复杂的碳水化合物中，想要把这些糖分解出来很困难。因此，把纤维素生物质加工成乙醇比从玉米或甘蔗加工成乙醇更难。有两种途径可以从纤维素中提取糖。方法之一是使用酸分解法，其二是先将生物质分成小块，然后用酶转化。在两种方法中，最后一步都是利用微生物发酵将糖转化成乙醇。中国的纤维素乙醇产业对中国的潜在贡献“中国的纤维素乙醇产业对中国的潜在贡献巨大，据麦肯锡2009年研究报告分析，到2020年可替代3100万吨汽油，使得我国对外石油依存度下降10%，同时每年还能减排9000万吨二氧化碳。”1月20日，在由中华全国工商业联合会新能源商会主办的第四届中国新能源国际高峰论坛上，中粮集团的生化能源事业部副总经理郝小明这样向记者介绍。CA:1 Recent research progress and prospect of fuel ethanol from cellulose. Yan, De-ran; Chen, Wei-hong; Zhang, Li-li; Du, Feng-guang; Song, An-dong. Henan Tianguan Group, Nanyang, Peop. Rep. China. Shengwu Jiagong Guocheng (2007), 5(1), 9-13. Publisher: Nanjing Gongye Daxue Shengwu Jiagong Guocheng Bianjibu, CODEN: SJGHB9 ISSN: 1672-3678. Journal; General Review written in Chinese. CAN 147:146411 AN 2007:511613 CAPLUS AbstractA review. The research process and application of the cellulose fuel ethanol were introduced. The general situation of the cellulose ethanol technol. inland and abroad was summarized. The key problems in the cellulose ethanol industrialized process were analyzed. The development strategies of the cellulose ethanol were discussed. 2 Study of the enzymic hydrolysis of cellulose for production of fuel ethanol by the simultaneous saccharification and fermentation process. Philippidis, George P.; Smith, Tammy K.; Wyman, Charles E. Alternative Fuels Div., Natl. Renewable Energy Lab., Golden, CO, USA. Biotechnology and Bioengineering (1993), 41(9), 846-53. CODEN: BIBIAU ISSN: 0006-3592. Journal written in English. CAN 118:237552 AN 1993:237552 CAPLUS AbstractThe biochem. conversion of cellulosic biomass to EtOH, a promising alternative fuel, can be carried out efficiently and economically using the simultaneous saccharification and fermn. (SSF) process. The SSF integrates the enzymic hydrolysis of cellulose to glucose, catalyzed by the synergistic action of cellulase and b-glucosidase, with the fermentative synthesis of EtOH. Because the enzymic step dets. the availability of glucose to the ethanologenic fermn., the kinetics of cellulose hydrolysis by cellulase and b-glucosidase and the susceptibility of the two enzymes to inhibition by hydrolysis and fermn. products are of significant importance to the SSF performance and were investigated under realistic SSF conditions. A previously developed SSF math. model was used to conceptualize the depolymn. of cellulose. The model was regressed to the collected data to det. the values of the enzyme parameters and was found to satisfactorily predict the kinetics of cellulose hydrolysis. Cellobiose and glucose were identified as the strongest inhibitors of