SILIC自然■ⅴAL科學(xué)燃料乙醇的研究進(jìn)展司晶星趙文甲金晶中國礦業(yè)大學(xué)江蘇徐州221008摘要]由于能源、環(huán)境的潛在危機(jī),燃料乙醇己經(jīng)成為世界各國重點(diǎn)研究和推廣的能源課題之一,在我國以乙醇代替能源也勢在必行,對燃料乙醇的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及生產(chǎn)工藝進(jìn)行歸納總結(jié),簡要說明其發(fā)展前景關(guān)鍵詞]燃料乙醇研究現(xiàn)狀生產(chǎn)工藝中圖分類號:TE0文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0810005-01一、前言目前,世界上燃料乙醇的生產(chǎn)方法有合成法(即乙烯水合法)和生物隨著世界化石能源的口趨匱乏,石油類產(chǎn)品價格益升,開發(fā)種綠法兩種。由于近年來受原油資源問題及乙烯價格上漲的制約,合成法被生色可持續(xù)的能源己經(jīng)變得相當(dāng)急迫,乙醇作為一種生產(chǎn)工藝成,生產(chǎn)原料物法所取代,生物法生產(chǎn)燃料乙醇大部分是以甘蔗、玉米、薯干和植物秸來源廣泛的替代能源越來越受到人們的關(guān)注。乙醇俗稱灑精,它以玉米稈等農(nóng)產(chǎn)品或農(nóng)林廢棄物為原料酶解糖化發(fā)酵制造的。其生產(chǎn)工藝有酶解小麥、薯類、糖蜜等為原料經(jīng)發(fā)酵、蒸餾而制成,所謂燃料乙醇是指對濃法、酸水解法及一步酶工藝法等。這段工藝與食用乙醇的生產(chǎn)工藝基本相度為95%左右的乙醇進(jìn)一步脫水,再加上5%體積分散(一般為無鉛汽油或無同,所不同的是需要增加濃縮脫水后處理工藝,使其水的體積分?jǐn)?shù)降到鉛的烴類)的變性劑使之成為水分小于08%,且不可食用的變性無水乙1%以下。由于乙醇生產(chǎn)過程中水的存在,使得乙醇與水形成二元共沸物,醇,燃料乙醇既是一種清潔能源,又是一種良好的汽油氧劑和烷值調(diào)而采用普通精餾方法所得乙醇中水的體積分?jǐn)?shù)約5%,要想控制燃料乙醇水和組分,用以代替四乙基鉛和甲基叔丁基醚(MTBE)或乙基叔丁基醚的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1%以下,就必須采用較新的脫水工藝日前開發(fā)的脫水新(ETBE),醇調(diào)入汽油對降低汽車尾氣中的一氧化碳含量很有效,起到工藝主要有;透汽化、吸附蒸餾、特殊蒸餾、加鹽萃取蒸餾、變壓吸附凈化空氣的效果:同時,乙醇用糧食制造,是一種生物轉(zhuǎn)化的太陽能,是和超臨界萃取分離等,脫水后制成的燃料乙醇再加人少量的變性劑就成為種取之不盡,用之不竭的可再生資源,在汽油中加入定比例的乙醇作變性燃料乙醇,和汽油按定比例調(diào)合就成為車用乙醇汽油,由于考慮到燃料,能節(jié)約石油,凈化空氣,轉(zhuǎn)化多余糧食,為人類社會的可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)因素以及未來燃料乙醇發(fā)展的方向,本文著重介紹纖維素發(fā)酵生產(chǎn)乙提供一條簡單有效的途徑。燃料乙醇作為21世紀(jì)車用燃料的替代產(chǎn)品,可醇工藝:纖維素發(fā)酵生產(chǎn)乙醇現(xiàn)行方法有固態(tài)發(fā)酵等方法使我國的車用燃料結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多元化的特征,其使用將對節(jié)約石油資源、減固態(tài)發(fā)酵( Sol idSubstratefermentat ion)是培養(yǎng)基呈固態(tài)、雖然含水少環(huán)境污染、農(nóng)業(yè)和其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義豐富,但沒有或幾乎沒有自由流動水的狀態(tài)下進(jìn)行的一種或多種微生物發(fā)酵二、■內(nèi)外料乙醇的研究現(xiàn)狀過程,底物(基質(zhì))是不溶于水的聚合物,它不僅可以提供微生物所需的碳前,燃料L醇研究可分為3大類:菌種篩選及育種研究、發(fā)酵T藝源、氮源、無機(jī)鹽、水及其它營養(yǎng)物質(zhì),還是微生物生長的場所在固態(tài)乙研究、特殊需要的基因工程菌構(gòu)建及發(fā)酵研究。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)的醇發(fā)酵工藝中木質(zhì)纖維素材料的利用可以得到充分的發(fā)揮,木質(zhì)纖維素是地低成本、高轉(zhuǎn)化率和高產(chǎn)率,繭種是整個生產(chǎn)流程的核心,因此,菌種的球上數(shù)量最大的種再生資源。纖維素被酸完全水解時,能得到96%-96的選育也必須以降低生產(chǎn)耗資與高產(chǎn)出為原則。燃料乙醇發(fā)酵就需要菌種具D-葡萄糖,生物酶法水解纖維素類物質(zhì)近幾年取得了較大的進(jìn)展,纖維素備耐高酒精度、耐高底物濃度、耐高溫、高轉(zhuǎn)化率及具備絮凝性能等特同時糖化發(fā)酵工藝一纖維素酶對纖維素的水解和發(fā)酵產(chǎn)生乙醇在同一裝置內(nèi)點(diǎn)。農(nóng)業(yè)和森林廢棄物是可用于燃料乙醇生產(chǎn)的主要木質(zhì)纖維素類原料連續(xù)進(jìn)行,這樣酶水解產(chǎn)物他萄糖由菌體不斷發(fā)酵而被利用,消除了葡萄糖但微生物不能直接利用纖維素類物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)生乙醇,必須把纖維素類物質(zhì)因濃度過高對纖維素酶的反饋抑制。在工藝方面采用一步發(fā)酵,簡化設(shè)備用酸、堿或酶水解為微生物可以利用的單糖,或者運(yùn)用基因操作技術(shù)構(gòu)建節(jié)約能源,縮短了總生產(chǎn)時間,提高了生產(chǎn)效率,但木糖的抑制作用和糖化可以利用纖維素或半纖維素類物質(zhì)及其水解產(chǎn)物的基因重組菌發(fā)酵溫度不協(xié)調(diào)是該工藝的不足,一般在纖維素酶糖化過程中,纖維素酶的三、料乙醇生產(chǎn)原料最適溫度為50℃左右,而酵母的發(fā)酵溫度為37-40℃,采用耐熱酵母(如假世界上乙醇的生產(chǎn)來源有兩種,第一種是發(fā)酵法,占總產(chǎn)量的90%絲酵母、克勞林比酵母)是解決這一問題的有效途徑第二種是化學(xué)合成法,占總產(chǎn)量的10%,生產(chǎn)L醇的原料來源有:小麥,五五、稟語米,甘蔗,木素纖維素,木薯,植物的秸稈、枝葉、廢棄紙張和草類等纖我國雖然是資源大國,但人均資源占有量遠(yuǎn)落后于世界人均水平,雖維物質(zhì),紅薯,以及利用現(xiàn)代生物技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)等對淀粉質(zhì)和糖蜜是農(nóng)業(yè)大國,但無論農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量或質(zhì)量,或相關(guān)加工工業(yè)的技術(shù)水平都原料的現(xiàn)有酒精發(fā)酵過程進(jìn)行革新,提高工藝技術(shù)水平,降低物耗和能落后于發(fā)達(dá)國家。作為推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),必須依靠科技進(jìn)步,耗,實(shí)現(xiàn)源頭減廢和清潔生產(chǎn),降低生產(chǎn)成本,可進(jìn)一步增強(qiáng)燃料乙醇產(chǎn)在吸收國外成果和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)燃料乙醇生產(chǎn)新技術(shù)的研究、開發(fā)業(yè)的經(jīng)濟(jì)性和抗風(fēng)險能力,從長時期來看,糧食、經(jīng)濟(jì)作物只是生產(chǎn)燃料和副產(chǎn)物深度加工研究工作,重點(diǎn)圍繞副產(chǎn)物進(jìn)行綜合利用研究,同時研乙醇的過渡性原料,還不足以改變中國整個能源結(jié)構(gòu),承擔(dān)改變中國能源究擴(kuò)大燃料乙醇應(yīng)用范圍和市場開發(fā)新的原料來源,隨看化石資源漸趨結(jié)構(gòu)重任的是在全國比比皆是的以秸稈為代表的植物纖維,纖維素是地球枯竭,油價進(jìn)一步高漲,國際原油價格也有上漲的趨勢,這給燃料乙醇的上貯量最豐富的有機(jī)物,我國每年農(nóng)作物秸稈約7億噸左右,若能有效的價格帶來了一定的升值空間,同時也給燃料乙醇的展帶來了歷史性的機(jī)利用來生產(chǎn)L醇,中國能源問題就能得到根本解決,一旦技術(shù)獲得突破進(jìn)遇。另外,隨著國內(nèi)石油需求的進(jìn)一步提高,以乙醇等替代能源為代表的展,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),則對突破我國資源瓶頸將起到重要的作用。以發(fā)展國家能源供應(yīng)多元化戰(zhàn)略已成為國家能源政策的一個方向的眼光看,解決燃料乙醇大量使用時所需原料問題的途徑將最終轉(zhuǎn)向纖維,依靠生物技術(shù)、基因技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展,通過篩選種植高能、高中國煤化工產(chǎn)生物資源,利用我國大量農(nóng)業(yè)廢棄資源和工業(yè)廢棄物資源,開發(fā)和實(shí)現(xiàn)利用纖維素生產(chǎn)酒精技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,可為燃料乙醇生產(chǎn)提供取之不盡的可CNMHG展前景,湖南科技學(xué)院報,再生植物原料[2]黃品、淺析中國燃料乙醇的生產(chǎn)狀況。能源與環(huán)境,20064:26-27國、生產(chǎn)工藝硎究[3]馬煒梁,生物能源,生物學(xué)教學(xué),2007,12:80