木质纤维素乙醇专利分析研究

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1、鬣鳓黪豢巍鹰壁勉萨避攘躁豳霹爨木质纤维素乙醇专利分析研究马文君王忠明刘改萍(中国林韭科学研究院转业科技信怠研究所，=l匕京100091)摘要：对世界范围内的木质素乙醇相关专利技术进行了深入分析，包括技术发展趋势分析、技术生命周期分辑、申请人分析、围家技术实力分析、关键技术分类分析、同族分析，旨在通过专利分析洞悉木质素乙醇技术的整体发展态势，为本领域的技术创新和决策提供参考。关键词：生物质能源木质素木质纤维素乙醇专利分析1．研究背景当今靛界，人类露箍着经济发展帮环境傺护黪双重压力，瑟对石漓产量的下降、能源需求憋增长、温室效

2、应的加剧，寻求可再生清洁能源、迮可持续发展之路已经成为全球共识。除了风能、太阳能、潮汐能等清净能源，生物覆能源瞧于低污染、广分布、总量丰富等优势，基益受到入们的重视。由于“第一代生物质能源”的生产消耗了大量的农产品，并可能造成粮食安全问题，因此近年来“第二代生物质能源”一一纤维素燃料乙醇，受烈了越来越多关注，美国制定的长期“30x30”目标以及欧盟一系列法律的颁布都意味着纤维素燃料乙醇已经弓l起了国际上的普遍燕视【l】。第二代生物质能源具有巨大的发展潜力，目前我们还未能很好地进行开发和利用。每年有超过40万公吨的不可食用

3、豹植物材料产生，包括小麦茎秆、玉米秸秆(秸秆和叶)、锱木刨花，其中大部分都被扔掉了。将这些被丢彝的植物原料变成第二代生物燃料，将不会对粮食产生威胁，因此，舆有巨大盼吸嚣力翻。2．木质纤维素乙醇简述木覆纤维素主要是指植物瓣根、茎、时及果实鲶外壳，如硬本、软木以及农林割产物如玉米芯、甘蔗渣、秸秆、树皮、木屑等。木质纤维素类生物质能源的原料丰富，不仅可以使用上述材料，还可以利用一些废弃物，变废为宝。生物质中的70％"-'75％失缓维素原料，主要由纤维素、半纤维素和木质素构成，它们主要以细胞形式存在。其中，纤维素是纤维的骨骼物质

4、，而术质素与半纤维素以包容物矮艟形式分散在纤维之中及其周懑。脱去本质素的纤维素很容易被木霉毽分解成葡萄糖和术糖等单耱【3】。木质纤维素生产乙醇过程可以分为两步：木质纤维素原料经过水解处理转变成相应糖类；糖类发酵转变为乙醇。一般微生物发酵法制备乙醇产品含4个流程：预处理、酶解、发酵以及回收，目前发酵法生产乙醇的方式主要有：异步糖化发酵法(separatehydrolysisandfermentation，SHF)、同步糖纯发簿(simultaneoussaccharificationandfermentation，SSF)

5、、联合生物捆工(consolidatedbioprocessing，CBP)等‘1

6、。预处理主要包括对纤维素、半纤维素帮本质素缀分的粉碎、溶解、水解帮分离{4】。为了提高纤维素的水解率，必须对木质纤维素进行预处理，其目的是降低纤维素的聚合度和结晶度，破坏木质72l会议文集：r㈡_㈦一．J●■-～“藜泰餍壁褫萨煎熬瑟蕊薅露《鳗蚴素、半纤维素的结合层，脱去木质素，增加有效的比表面积。目前预处理方法主要分为物理法、化学法、物理化学结合法和生物法[31。尽管预处理能够得到一部分单糖，但大部分还是以不能直接供菌体发酵的多糖分子存在

7、，因此水解是发酵前必要的步骤。水解主要是将纤维素、半纤维素多糖转变成可发酵的单糖(六碳糖和五碳糖)【11。纤维素的糖化是木质纤维素制燃料乙醇的关键，其工艺主要有酸解法和酶解法两种工艺。发酵是将由预处理和水解产物中的五碳糖和六碳糖等糖类发酵生成乙醇及其副产物的过程。蒸馏是一种在工业范围内从发酵液中回收乙醇的可选方法。3．专利分析3．1数据来源与研究方法本研究采用欧洲专利局世界专利数据库作为采集源，采集截至2012年2月中旬(专利公开日)的木质素乙醇相关专利数据，建立了世界木质素乙醇专利数据库，共采集到相关专利文献722篇。

8、由于专利申请有18个月的公布周期，因此，部分专利虽然申请日期早于2012年2月份但仍未被列入本次分析之中。本文分析的年度纬度如果没有特殊说明，均选取优先权年，优先权年可以反映一项发明的最早出现时间。本研究采用的专利分析主要包括两个步骤：数据采集和数据分析。数据采集使用计算机检索和人工排查相结合的方式进行。在欧专局世界专利数据库的标题(title)、摘要(abstract)和国际专利分类(IPC)3个字段进行组合检索，检索式如下：title=(1ignoceUulose+orlignin木)and(ethanol牛orbi

9、ofuel幸orfuel牛)orabstract=(1ignoceUulose宰andethanol奉、andIPC=(C12orD21orC13)，然后，进行数据清洗和分类标引。采用的专利分析分析方法主要包括定量分析、定性分析、拟定量分析和图表分析。专利分析内容主要包括技术发展趋势分析、技术生命周期分析、申请人分析