科技論壇●29.纖維質(zhì)燃料乙醇的生產(chǎn)現(xiàn)狀張迪陸一敏(黑龍江糧食職業(yè)學(xué)院糧油工程系,黑龍江哈爾濱150080)摘要:纖維質(zhì)燃料乙醇是未來能源危機(jī)的最佳解決方案 ,對纖維質(zhì)燃料乙醇的技術(shù)、生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞:纖維質(zhì);乙醇;燃料自20世紀(jì)70年代能源危機(jī)以來,人們開始尋找新的可再生燃我國人均石油資源占有量僅為世界人均水平的十分之- ,20世料來替代石油,纖維質(zhì)是地球上數(shù)量最大的可再生能源,利用其作紀(jì)80年代以來，石油年產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于消費(fèi)量，1993年起成為石油為廉價(jià)的原料生產(chǎn)燃料乙醇是解決世界能源危機(jī)的最有效途徑"。凈進(jìn)口國。 近年來,隨著科技的進(jìn)步,我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有了質(zhì)的變1纖維質(zhì)化,高效、節(jié)能和無污染的發(fā)酵乙醇生產(chǎn)技術(shù)也有了重大發(fā)展。與此纖維質(zhì)是指自然界生長的未經(jīng)處理的植物的葉、莖、根等材料，同時(shí) ,由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源短缺現(xiàn)象也更加嚴(yán)重。另外,我國地球上每年大約形成1000億噸纖維質(zhì).是自然界分布最廣、含量最當(dāng)前的環(huán)境污染嚴(yán)重。 經(jīng)測試,在大氣污染物中,44% ~ 75%的- -氧多、價(jià)格最低廉的可再生資源叫?；己吞?xì)浠衔飦碜云囄矚?機(jī)動(dòng)車排放污染已是城市污染的纖維質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種物質(zhì)組成。據(jù)D.主要原因。 鑒于以上原因,發(fā)展燃料乙醇的緊迫性再次展現(xiàn)在我們A.J.Goring等研究,在纖維質(zhì)細(xì)胞中,這三種組分均呈不連續(xù)的層狀面前結(jié)構(gòu)。纖維素構(gòu)成細(xì)胞壁的骨架，木質(zhì)索和半纖維素則是微細(xì)纖維3纖維質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)現(xiàn)狀之間的填充劑和粘結(jié)劑”。利用經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)乙醇是成熟的技術(shù)。而近幾年,全球范圍內(nèi)纖維素是由β_D-葡萄糖通過β-1,4- 糖苷鍵聯(lián)結(jié)而成的線的饑餓問題逐步 顯現(xiàn),經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)乙醇是一種浪費(fèi),而用纖維質(zhì)性高分子化合物,經(jīng)酶解或酸水解，可以得到葡萄糖'。半纖維素分作為更廉價(jià)的乙醇生產(chǎn)原料 ,是未來乙醇行業(yè)的發(fā)展趨勢。子結(jié)構(gòu)包括戊糖基,己糖基,糖醛酸基和乙?；?經(jīng)酶解可得到單糖近年來,我國的浙江大學(xué)、山東大學(xué)等單位在纖維質(zhì)乙醇方面(主要是木糖)。木質(zhì)素是- -種多分枝的高分子量化合物,無法轉(zhuǎn)化成進(jìn)行 了大量研究,在纖維素酶生產(chǎn)、纖維原料酶水解及乙醇發(fā)酵等乙醇,但可直接作為燃料。幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)都取得了進(jìn)展。根據(jù)浙江大學(xué)完成的以玉米芯生產(chǎn)乙纖維質(zhì)中的有機(jī)成分以纖維素和半纖維素為主，其次為木質(zhì)醇的中試結(jié)果， 乙醇的成本是3500 ~ 4000元1噸，但如果作為燃素蛋白質(zhì)氨基酸和單寧等?？捎糜谝掖忌a(chǎn)的纖維質(zhì)資源主要包料, 價(jià)格是比較高的問。括稻草、麥秸、玉米秸、玉米芯、大豆桿軟木、甘蔗糖渣等。其中稻4纖維質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)草,麥秸和玉米秸桿的產(chǎn)量最高,可利用價(jià)值也最大。纖維質(zhì)中的纖維素和半纖維素可用作燃料乙醇的生產(chǎn)。但由于2燃料乙醇工業(yè)現(xiàn)狀有木質(zhì)素包裹,使纖維素、半纖維素的水解變得異常困難,必須通過乙醇是- -種重要的工業(yè)原料,廣 泛應(yīng)用于化工、食品飲料工業(yè)預(yù)處理破 壞纖維質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu),才能使纖維素和半纖維素生產(chǎn)乙醇和醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域,又是最有希望替代石油的可再生能源,具有十成為可 能。經(jīng)過預(yù)處理后,纖維索和半纖維素被分離出來,可利用酸分廣泛的發(fā)展前景?；蛎笇⑺鼈兯獬蓡翁?再利用酵母進(jìn)行發(fā)酵,蒸餾后即可得到乙世界四大乙醇生產(chǎn)國是美國.巴西、中國和俄羅斯。美國年產(chǎn)量醇"。約2500萬噸，其中90%以上用于制備汽油醇。巴西年產(chǎn)量高達(dá)5展望2200萬噸，幾乎全部作為燃料以代替汽油。中國年產(chǎn)量約350萬纖維,質(zhì)燃料乙醇工藝主要分為預(yù)處理、水解和發(fā)酵三個(gè)步驟。噸，主要應(yīng)用于食用和工業(yè)溶劑。俄羅斯年產(chǎn)量約100萬噸,主要用其中預(yù)處理技 術(shù)近年來已有較大進(jìn)步,纖維素和半纖維索的得率都于配制伏特加等乙醇飲料。得到了較大提高。隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展,纖維素酶,半纖維素酶生產(chǎn)乙醇的原料主要是甜菜、甘蔗,約占原料總量的60%,其次的酶活也在不斷提高,酶水解法條件的大量研究,也使得纖維質(zhì)的是谷物,約占33%,化學(xué)合成的乙醇僅占7%。當(dāng)前全球乙醇的用途可發(fā)酵 糖得率達(dá)到了較高水平。而發(fā)酵步驟是此工藝的關(guān)鍵步驟，以燃料乙醇為主,占66%，食用乙醇14%,工業(yè)溶劑11%,其它化學(xué)發(fā)酵菌株的優(yōu)劣， 對于最終纖維質(zhì)生產(chǎn)乙醇的產(chǎn)率有決定性的意工業(yè)9%。鑒于石油資源危機(jī)日趨嚴(yán)重,燃料乙醇所占的比重將會(huì)進(jìn)義。 因此，-株優(yōu)秀的發(fā)酵菌株.對纖維質(zhì)乙醇工業(yè)及未來的可再生一步加大。能源產(chǎn)業(yè)都將有著深遠(yuǎn)的影響。目前,燃料乙醇主要有三種形式,分別是汽油醇.變性乙醇和生參考文獻(xiàn)物柴油。[1yD McMillan. Bioethanol production: Status and prospects []將無水乙醇以10%的比例摻人汽油中,稱為汽油醇，又因?yàn)槠銻enewable Energy, 1997, 10(2- -3): 295-302乙醇含量為10%而被稱為E-10。在食用乙醇中加人變性劑如2~ [2] 駱光林.農(nóng)業(yè)工程技術(shù)創(chuàng)新與可持續(xù)農(nóng)業(yè)[]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),3%的汽油,少量的染料或熒光劑等難分離的物質(zhì),稱為變性乙醇。1999, 15(1):22- -26.生物柴油是含乙醇15% .柴油80%和5%添加劑的混合柴油。[3]楊斌,高孔榮甘蔗渣的糖化及轉(zhuǎn)化為酒精的研究概況[J]食品與燃料乙醇的使用可以改善環(huán)境污染。乙醇的含氧量高達(dá)35%，發(fā)酵 工業(yè), 1995 ,216):61-65.比傳統(tǒng)的汽油增氧劑MTBE高近- -倍， 且辛烷值也高于MTBE.是[4]李俊英, 張桂,陳學(xué)武,等.玉米秸桿的酶水解糖化[],釀酒,MTBE的理想替代品。乙醇燃燒所排放的一氧化碳和含硫氣體均低2000,2:52-54.于汽油燃燒的排放量，汽車尾氣中的一氧化碳含量可降低30%左[5]黃忠干.農(nóng)作物秸稈資源的綜合利用[].資源開發(fā)與市場,199,15.右。因此,乙醇也被稱為“清潔燃料”間。():32-34.美國大力支持燃料乙醇工業(yè)。1979 年就開始通過立法以玉米[6)胡代澤 .我國農(nóng)作物秸稈資源的利用現(xiàn)狀與前景[J]資源開發(fā)與市為原料生產(chǎn)燃料乙醇,美國的燃料乙醇工業(yè)技術(shù)成熟,而且有著豐場,200中國煤化工以,碩士,教師,研究方向富的原料來源。近年來,美國的燃料乙醇市場逐步擴(kuò)大, -種含乙醇高達(dá)85%的燃料E- 85已經(jīng)投放市場,目前在美國已有100多個(gè)加為農(nóng)產(chǎn)CNMHG油站試用該原料。而生物柴油的市場也相當(dāng)龐大，當(dāng)前,不僅是汽車,其它機(jī)動(dòng)車輛和機(jī)動(dòng)設(shè)備如飛機(jī)、摩托車、機(jī)動(dòng)雪橇等也都在積極進(jìn)行生物柴油使用的研究。