纤维质生物降解制备燃料乙醇研究现状.pdf

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1、2009年第3l卷增刊1中国麻业科学PI．A．旦墨垦坠!旦!!Q!文章编号：1673—7636(2009)增刊1-0101—07纤维质生物降解制备燃料乙醇研究现状彭源德(中国农业科学院麻类研究所，湖南长沙410205)摘要：利用微生物预处理及其酶降解纤维质发酵制备燃料乙醇是提供可再生能源的有效途径之一。本文通过对麻类等纤维质能源植物的筛选、生物降解、发酵生产燃料乙醇的国内外研究现状、问题和发展进行分析，针对纤维质能源品种选育、生物降解和发酵制备燃料乙醇研究的技术难题，对加快纤维能源的研究与开发提出

2、了具体措施。关键词：纤维质；能源品种；生物酶；燃料乙醇中图分类号：S563．2文献标志码：ADevelopmentandProspectofCellulosicEthanolbyBiodegradationPENGYuan—de(InstituteofBastFiberCrops，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，ChangshaHunan410205，China)Abstract：Fuelethanolproductionwithcellulosebymi

3、crobialpretreatmentandtheenzymaticdegradationisoneoftheavailablewaystogaintherenewableenergysources．Inthispaper，thedevelopmentofcelulosicethanolisreviewedandsometechnichldificultiesofenergycropselection，bio-degradationandfermentationareanalyzed．Themea

4、sureandnecessaryresearchesforindustrializationofcelulosicethanolarepointedout．Keywords：cellulose；energyvariety；bio-enzyme；fuelethanol随着经济的持续增长，能源的需求不断攀升，我国已成为仅次于美国的第二大能源消费国。纤维质是利用太阳能转化为生物能后以纤维素形式贮存的产物，是自然储藏能源的重要形式，纤维质能具有分布广、可再生、CO：零排放等特点。发展可再生能源，特别是生物

5、能源是解决能源危机的重要出路。燃料乙醇由于其成熟的生产应用技术和丰富的原料来源成为世界各国首选的生物能源，目前国内外燃料乙醇的生产原料主要包括三大类：第一大类是含糖类，包括甘蔗、甜菜和甜高粱等；第二大类是含淀粉类，包括谷物、薯类等；第三大类是纤维素类，包括秸杆、薪柴、农业废弃物、有机生活垃圾等。以淀粉类和含糖类为原料生产燃料乙醇，虽然工艺技术基本成熟，但存在粮食安全问题，现已叫停。为此，全世界都将燃料乙醇的原料集中在产量大、来源广的纤维质上。纤维质生产燃料乙醇包括纤维提取(预处理)、糖化和乙醇发酵

6、等主要工序。现有的纤维提取的传统方法(不管是天然水沤制法还是以烧碱蒸煮为中心的化学方法)和酸水解糖化工艺，均存在加工成本高、纤维产量低、纤维品质差、环境污染严重等突出问题。特别是在“节能节水、降耗减排”的今天，将纤维质通过生物转化得到乙醇部分替代石油既有利于人们的身心健康和社会的可持续发展，又是当前国内外研收稿日期：2009-01-07基金项目：国家“十一五”支撑计划项目(2006BAD06B03)~~(2007BAD41B02)；公益性行业(农业)科研专项(nyhyzx07—018)作者简介：彭

7、碌~(1965)，男，研究员，从事酶制荆与生物质能；醺研究。通讯作者：熊和平，E—mail：ramiexhl~2118．cn102中国麻业科学第31卷究的热点。l研究现状1．1纤维质能源植物的筛选木质纤维素植物适应干旱、盐碱等边际土地的能力强，生物学产量高，被认为最符合生物质能源的生产。欧洲国家对近2O种植物进行了研究，认为三倍体芒草一奇岗、柳枝稷、草芦和芦竹为最有潜力的木质纤维素能源植物。美国研究认为，柳枝稷具有很高的生物产量(20t／hm2)，对瘠薄土壤有很强的适应力，而且在水土保持和草地改良

8、方面具有优势，是其本土最具前景的能源植物。1992年，美国建立了18个大田试验点，种植了8个柳枝稷品种，确定了美国不同地区最适的品种和最佳的栽培技术，并培育出第一个柳枝稷品种Shawnee。丹麦于上世纪60年代开始了以芒草植物作为能源利用的研究。欧洲各国重视芒属植物的基因型选择和栽培技术的改进，在耕地准备、越冬、施肥和植保等方面做了较多的研究。通过大量试验，Heaton等(2004)认为，在欧洲芒草植物比柳枝稷更适合作为能源作物栽培。在欧洲北部，柳树主要用作能源植物种植，许多企业参