甘蔗渣生产燃料乙醇研究现状与对策

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1、甘蔗渣生产燃料乙醇研究现状与对策链接：www.china-nengyuan.com/tech/95375.html来源：中国新能源网china-nengyuan.com甘蔗渣生产燃料乙醇研究现状与对策蓝艳华（广州甘蔗糖业研究所广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室，广州510316）摘要：燃料乙醇是最有发展前景的新型可再生能源之一，以木质纤维原料替代淀粉类和糖类原料生产乙醇成为全世界研究的热点，是燃料乙醇的发展方向。本文介绍了甘蔗渣的组成与特点，以及甘蔗渣生产燃料乙醇的最新研究进展与对策。0前言随着经济的发展和社会的进步，化石能源渐趋枯竭，

2、世界将目光聚焦到了可再生能源来替代石化产品，特别是以丰富的可再生纤维素为原料，生产更加安全、环保和高性价比的能源，以期部分替代化石能源。燃料乙醇被认为是最有发展前景的新型可再生能源之一，开发前景非常广阔。第一代燃料乙醇以谷物为原料（例如玉米、小麦和稻米），通过酶解转化为糖，然后经发酵而成。由于我国人口众多，粮食安全是国家的首要战略任务，因此，不能将燃料乙醇的发展建立在粮食原料基础之上，这也是最近国家发改委出台通知禁止企业盲目上燃料酒精项目的原因。第二代燃料乙醇的基础原料是生物质，即蔗渣、废弃的玉米秸秆和其它类型的植物纤维材料。这些原料经

3、过纤维素酶解转化为糖，然后再经发酵生成乙醇。第二代燃料乙醇由于其优异的环境效益受到国家政策和酒精产业界的青睐。纤维素是自然界分布最广、含量最多、价格低廉，而又未得到充分利用的可再生资源。据估计，每年全球通过生物合成可再生性纤维素1000亿t左右，除少量用于造纸、建筑、纺织等行业或用作粗饲料、薪柴外，大部分未被有效利用。蔗渣是甘蔗制糖工业的主要副产品，是甘蔗在糖厂经过多座压榨机或用渗透法把蔗汁提取后剩下的甘蔗茎的纤维性残渣，干蔗渣产率一般为11.5％～13％。我国南方蔗区总产蔗量7000多万t，蔗渣纤维的产量将达到700万t。作为一类相对

4、集中的大量可再生纤维质资源，以蔗渣生产燃料乙醇受到国内外各有关部门越来越广泛的重视。1甘蔗渣的组成与特点1.1甘蔗渣的组成1.1.1蔗渣的化学组成甘蔗渣经烘干后的成分见表1，其组成以纤维素、半纤维素、木质素为主，蛋白、淀粉和可溶性糖含量较少。页面1/6甘蔗渣生产燃料乙醇研究现状与对策链接：www.china-nengyuan.com/tech/95375.html来源：中国新能源网china-nengyuan.com1.2甘蔗渣的主要特点(1)蔗渣来源集中，产量大。经压榨已成碎片或丝、粉状，可节约预处理设备及动力，而且贮存与运输都较为方

5、便，故在糖厂或附近设酒精厂，贮运及动力消耗成本比玉米芯、稻草等其它原料低得多。蔗渣（水分50％）重量为甘蔗总量的25％左右。(2)蔗渣含全纤维素比较高，一般为50％～55％，比木材稍低，高于稻草。(3)木质素含量中等，为20％左右，比木材低，但比稻草高。因此蔗渣纤维原料比较容易蒸煮。(4)半纤维含量为26％～30％，比针叶树（如松树等）高，接近或超过阔叶树（如白桦等）。(5)蔗渣灰分含量比木材高，而低于稻草，在灰分中SiO2占60％左右。(6)热水和1％NaOH抽提物的含量比木材高，蔗渣的1％NaOH的抽提物含量达35％～40％，而木材

6、则在15％～20％之间。因此，蔗渣制浆的得率比木材低，因而不是造纸的理想原料。2甘蔗渣生产燃料乙醇木质纤维原料生产乙醇是未来燃料乙醇的发展方向，甘蔗渣与其它木质纤维原料一样，其生产燃料乙醇主要流程见图1：木质纤维原料首先经过物理、化学和生物方法预处理得到糖化液，然后经微生物菌株（酿酒酵母，运动单孢菌）发酵生产乙醇，再进行蒸馏，脱水得到无水乙醇。木质纤维原料生产燃料乙醇主要存在以下两方面的问题：①木质纤维预处理与酶解效率偏低；②缺少对木质纤维水解糖液中的毒性物质具有耐受性、具有良好乙醇生产性能，能充分利用水解液中的已糖和戊糖的微生物菌株。

7、页面2/6甘蔗渣生产燃料乙醇研究现状与对策链接：www.china-nengyuan.com/tech/95375.html来源：中国新能源网china-nengyuan.com国内外专家针对这两个瓶颈问题，展开了广泛而深入的研究与探索，尤其在甘蔗渣预处理技术和菌株选育方面取得阶段性的成果。2.1甘蔗渣预处理纤维素预处理方法有物理、化学方法：辐射处理、高压热水、有机溶剂、稀酸、低温浓酸、酸催化的蒸汽水解、蒸汽爆碎、液氨爆碎、碱水解及利用白腐菌等微生物移除木质素等。其中酸水解法被认为是目前最有可能工业化利用的方法。2.1.1酸处理美国普渡

8、大学建立了Klason方法，是可再生能源工程研究室研究开发的两步酸水解过程的部分；使用72％的浓硫酸分解原料的纤维素片，留下木质素作为残渣，与木质素分离被分解的纤维素用稀硫酸加热水解成糖类。另一种浓酸水解法