秸稈生產乙醇的專利及專利號
1、需要一些玉米秸稈發酵酒精的相關資料,給的越全越好!
酒精是一種重要的工業原料,廣泛應用於食品,化工、
醫葯等領域,而且可以部分或全部替代汽油,具有安全、清
潔、可再生等優點。傳統的酒精生產主要以糖蜜、薯類、穀物
為原料發酵而成。近年來,隨著人口增長和經濟的發展以及
可利用耕地面積的減少使得酒精生產成本日趨增高,利用
豐富、廉價的玉米秸稈為原料生產酒精已成為必然趨勢。我
國是一個農業大國,各種纖維素原料資源非常豐富,僅玉米
秸稈年產量大約2億噸。目前,玉米秸稈除了少部分被利用
外,大部分以堆積、焚燒等形式直接傾入環境,極大地污染
了環境,也是一種資源浪費。如果將玉米秸稈經過預處理後
水解,其所含的纖維素和半纖維素可分解成糖,經發酵可轉
化為酒精,轉熱效率可達30%以上。這樣不但緩解人類所面
臨的食物短缺,環境污染、資源危機等一系列問題,而且還
能實現人類的可持續發展,因而近年來玉米秸稈成為生物
能源領域的研究熱點。
1玉米秸稈簡介
玉米秸稈主要由植物細胞壁組成,基本成分為纖維素、
半纖維素和木質素等。木質素將纖維素和半纖維素層層包
圍。纖維素是一種直鏈多糖,多個分子平行排列成絲狀不溶
性微小纖維,半纖維素主要由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖、
甘露糖組成,木質素是以苯丙烷及衍生物為基本單位組成
的高分子芳香族化合物。其中,木質素是一種燃料,半纖維
素可水解為五碳糖,而纖維素水解為六碳糖比較困難。
2玉米秸稈預處理
由於玉米秸稈結構復雜,不僅纖維素、半纖維素被木質
素包裹,而且半纖維素部分共價和木質素結合,同時纖維素
具有高度有序晶體結構。因此必須經過預處理,使得纖維
素、半纖維素、木質素分離開,切斷它們的氫鍵,破壞晶體結
構,降低聚合度。常見預處理方法有物理法、化學法、物理化
學法和微生物法等。
2.1擠壓膨化法
該方法屬於物理處理法,是將原料粉碎後調節至一定
水分,加入擠壓機內,物料在螺桿的旋轉推動下向前運動,
同時被剪切、擠壓。並且在摩擦熱的作用下溫度可接近
140℃;然後從擠壓機中噴出,物料的壓力突然降低、體積迅
速膨脹,纖維素晶體結構被破壞,從而為纖維素的酶解處理
創造條件。這種預處理方法生產過程連續,不需要消耗蒸
汽,而且具有滅菌效果。
2.2濕氧化法
濕氧化法屬於化學處理法,是指在加溫加壓條件下,水
和氧氣共同參加的反應。濕氧化法對玉米秸稈處理效果很
好,纖維素遇鹼,只引起纖維素膨脹,形成了鹼化纖維素,但
能保持原來骨架,加入Na2CO3後起緩和作用,能防止纖維
素被破壞,使木質素和半纖維素溶解於鹼液中而與纖維素
分離。這樣得到的纖維素純度較高,且副產物很少。匈牙利
Eniko等人採用濕氧化法在195℃,15min,1 200千帕O2,
Na2CO32g/L條件下,對60g/L玉米秸稈進行預處理。其中
60%半纖維素、30%木質素被溶解,90%纖維素呈固態分離出
來,纖維素酶解轉化率(ECC)達85%左右。
2.3酸處理法
酸處理法也是一種化學處理法,這種方法可追溯到
1980年,而在德國可能更早。該法是採用硫酸、硝酸、鹽酸、
磷酸等對纖維素原料進行預處理,其中以硫酸研究和應用
的最多。處理後,半纖維素首先水解得到無碳糖,纖維素的
結晶結構被破壞,原料疏鬆,可發酵性強。但水解前必須將
pH值調整到中性,還應該注意反應器的耐酸性。
2.4蒸汽爆破法
蒸汽爆破法屬於物理處理化學法,是用蒸汽將原料加
熱至180~200℃,維持5~30min,也可加熱到245℃,維持
0.5~2.0min。高溫高壓造成木質素的軟化,然後迅速使原料
減壓,造成纖維素晶體和纖維束的爆裂,使木質素和纖維素
分離。該法成本較高,在我國可採用北京林業大學賴文衡教
授研究的間歇蒸汽汽爆器對玉米秸稈進行爆破處理,經這
種爆破器爆破的玉米秸稈,纖維素水解轉化率(ECC)可達
70%以上。
2.5生物方法
生物處理方法具有節約化工原料、能源和減輕環境污
染等方面的優點。有許多微生物能產生木質素分解酶,如白
腐菌,其分解木質素的能力較強,但活性較低,而且微生物
處理周期長、菌體會破壞部分纖維素和半纖維素,降低纖維
素的水解率,因此難以得到利用。瑞典等北歐國家則利用無
纖維素酶的擔子菌突變株對纖維素材料進行脫木質素處
理,取得了一定的效果。
玉米秸稈發酵生產燃料酒精研究現狀及前景
武秀琴1,2馬燦玲3
(1天津科技大學,中國天津300222;2河南工程學院環境工程系;3鄭州師范高等專科學校生物系)
摘要玉米秸稈是一種豐富的再生資源,主要由纖維素、半纖維素、木質素組成。經過預處理、水解、發酵可生產酒精。預處理方法主要
有物理法、化學法、物理化學法及生物處理法;水解主要有酸水解法和酶水解法;發酵主要有直接發酵法、間接發酵法、同步糖化發酵法等。
介紹了玉米秸稈生產乙醇的關鍵技術進展情況。
關鍵詞秸稈;酒精;預處理;研究進展
中圖分類號TS262.2文獻標識碼A文章編號1007-5739(2008)13-0240-02
收稿日期2008-05-07
240現代農業科技》2008年第13期
3水解工藝
玉米秸稈進行預處理後,纖維素水解只有在催化劑存
在的情況下才能顯著進行。常用催化劑是無機酸和酶,由此
分別形成了酸水解工藝和酶水解工藝,酸水解工藝又分為
稀酸水解和濃酸水解。水解主要是破壞纖維素、半纖維素的
氫鍵,使之轉化為發酵的單糖。
3.1濃酸水解
用70%的硫酸50℃下在反應器中反應2~6h,半纖維素
首先被降解,溶解在水裡的物質經過幾次濃縮瀝干後得到
糖,半纖維素水解後的固體殘渣經過脫水後,在30%~40%的
硫酸中浸泡1~4h。溶液再經脫水和乾燥後,在70%的硫酸下
反應1~4h,回收的糖和酸溶液經過離子交換,分離出的酸在
高效蒸發器中重新濃縮,剩餘的固體殘渣則再循環利用到
下一次的水解中。濃酸水解過程的主要優點是糖的回收率
高,大約有90%的半纖維素和纖維素轉化的糖被回收。但濃
硫酸腐蝕性強,而且從經濟方面考慮必須回收濃硫酸,增加
了工藝的復雜程度。
3.2稀酸水解
為了解決濃酸水解法存在的問題,一般採用稀硫酸
(0.2%~0.5%),在較溫和條件下進行。此時水解一般分2個
階段:第1階段為低溫操作,從半纖維素獲得最大糖產量;
第2階段採用高溫操作使纖維素水解為六碳糖,糖的轉化
率一般為50%左右。但稀酸水解容易產生大量副產物。
3.3酶水解
酶水解是利用產纖維素酶的微生物或者纖維素酶制
品,直接將半纖維素、纖維素水解成可發酵糖。與酸水解相
比,它可在常壓下進行,反應條件溫和、效率高、能耗低、選
擇性強、環保效果好,顯示出良好的應用價值和前景。水解
後可形成單一產物,產率較高(>95%)。匈牙利Eniko等人采
用NovoYm188等水解經濕氧化處理的玉米秸稈,酶解纖維
素轉化率(ECC)高達85%。
該法的關鍵在於纖維素酶的獲得和利用,同時要考慮
纖維素酶的成本。丹麥諾維信公司曾經宣布其纖維素酶生
產成本已比當初降低了12倍,現在該公司又取得了重大進
展,纖維素酶生產成本已比最初降低了20倍,生產lL燃料
級乙醇所需纖維素酶的成本已低於6.6美分。這極大地推進
了燃料乙醇的商業化進程。
4發酵工藝
由於農作物秸稈的相當部分由半纖維素構成,其水解
產物為以木糖為主的五碳糖,還有相當量的阿拉伯糖生成
(可佔五碳糖的10%~20%),故五碳糖的發酵效率是決定過
程經濟性的重要因素。木糖的存在對纖維素酶水解起抑制
作用,將木糖及時轉化為酒精對玉米秸稈的高效率酒精發
酵是非常重要的。目前人們研究最多且最有工業應用前景
的木糖發酵產乙醇的微生物有3種酵母菌種,即管囊酵母、
樹干畢赤酵母和體哈塔假絲酵母,主要的發酵方法有以下
幾種。
4.1直接發酵法
直接發酵法是基於纖維分解細菌直接發酵纖維素生產
乙醇,不需要經過酸水解或酶水解前處理過程。一般利用混
合菌直接發酵,例如熱纖梭菌(Clostridium thermoceUum)能
分解纖維素,但乙醇產率較低(50%),熱硫化氫梭菌(Col-
stridium thermohydz)不能利用纖維素,但乙醇產率相當高,
如果進行混合發酵,產率可達70%。呂福英介紹了熱纖梭菌
的生理生化特性及發酵生產的研究進展,並對熱纖梭菌發
酵生產乙醇的因素以及乙醇等發酵產物對熱纖梭菌的抑制
作用作了概述。但熱纖梭菌產生乙醇也存在以下問題:發酵
不完全、發酵速度慢、終產物乙醇和有機酸對細胞有相當大
的毒性,需要進一步改進。
4.2間接發酵法
間接發酵是目前研究最多的一種方法。使用纖維素酶
水解纖維素,收集酶解後的糖液作為酵母發酵的碳源,先用
纖維素酶水解纖維素,酶解後的糖液作為發酵碳源。但是受
末端產物抑制,低細胞濃度以及底物基質抑製作用影響乙
醇產量。因此可採取的方法有:減壓發酵法和阿爾法—拉伐
公司的Bi-otile法,還可以通過篩選在高糖濃度下存活並能
利用高糖的微生物突變菌株來克服基質抑制。
4.3同步糖化發酵法(SSF法)
這種方法的原理和間接發酵法相同,是為了克服反饋
抑製作用,由Gauss等提出的在同一反應器中糖化和發酵同
步進行。這樣纖維素酶對纖維素的酶水解和發酵糖化過程
在同一裝置內連續進行。水解產物葡萄糖由於菌體的不斷
發酵而被利用,消除了葡萄糖因基質濃度對纖維素酶的反
饋抑製作用。在工藝上採用一步發酵法,簡化了設備,節約
了總生產時間,提高了生產效率。當然也存在一些抑制因
素,如木糖的抑製作用,糖化和發酵溫度不協調。張繼泉在
這方面進行了大量的實驗研究,並取得了一定的進展。
4.4固定化細胞發酵
固定化細胞發酵能使發酵罐內細胞濃度提高,細胞可
連續使用,使最終發酵液酒精濃度得以提高。常用的固定化
載體有海藻酸鈉、卡拉膠、多孔玻璃等。固定化細胞的新動
向是混合固定細胞發酵,如酵母與纖維二糖酶一起固定化。
將纖維二糖基質轉化成乙醇,被看作是玉米秸稈生產乙醇
的重要方法。
5結論與展望
今後,玉米秸稈生產酒精的研究方向將主要集中在以
下幾個方面。
5.1預處理方法
單純的物理法和化學法不足以破壞纖維素晶體結構以
及去除半纖維素和木質素,應綜合運用物理法與化學法,一
步完成預處理和水解2個階段,有效提高纖維素的水解率。
5.2糖化工藝
發酵過程的酒精產率受許多因素影響,其中主要是水
解效率和單糖產量。比較而言,酶水解較酸水解有較大的優
越性,將成為今後糖化工藝的主要發展方向。
(下轉第243頁)
大田農藝
241現代農業科技》2008年第13期
區,在生產中培育優質高產栽培典型,將優良品種、生產技
術傳授給農民,提高生產水平,從而自覺地實行生產操作規
程。為此,課題組要求各縣(市)區狠抓園區建設工作,3年總
計建設20個千畝以上園區,均收到了良好的效果。在新品
種引進種植展示園和綠色有機雜糧規范化種植展示園方
面,通過實地技術操作和展示效果驗證,產生了較強的輻
射帶動作用。
2.7為確保實現標准化生產,在栽培管理上大力推選「九
改」集成技術
實現了從基地到餐桌全過程質量控制,涌現出許多谷
物優質高產典型。如2005年北票市北四家子鄉南四家子村
集中連片種植朝新谷5號33hm2,平均產量7 740kg/hm2,最
高產量達到9 780kg/hm2。
2.8興建龍頭企業,培育綠色有機雜糧市場,延長產業鏈,
提高產品附加值
「遼西綠色有機雜糧生產基地建設與食品開發」項目實
施3年,累計建設雜糧生產基地5.33萬公頃以上,其中綠色
有機雜糧生產基地2.16萬公頃,從而形成了規模效應,為農
產品加工業提供了可靠的優質原料保障。目前全市共有各
類雜糧加工企業743個,年生產加工銷售能力100萬噸,其
中綠色有機雜糧6萬噸,實現銷售收入4.5億元。同時,雜糧
基地規模化也帶動了當地的雜糧市場建設。東北最大的雜
糧集散地建平朱碌科,建起25 000m2的雜糧交易批發市場,
綠色有機雜糧收購、加工、銷售「十里長街」已初具規模,產
品主要銷往國內大中城市並出口日本、韓國、德國、紐西蘭
等國家。
3項目成效
3.1規模大、有特色
建設綠色有機雜糧生產基地與食品開發,認證標識累
計規模為2.16萬公頃,佔全省認證總面積的60%,具有先進
農業區域經濟與外向型經濟的特色。經國內同行專家驗收
一致認為:該項目產業化規模和技術水平在我國同類地區
具有領先地位。
3.2為旱作農業開辟了一條新路
針對遼西乾旱地區的自然地理條件的特點,科學地開
發利用有限的耕地,實施綠色、有機雜糧標准認證,提高了
農產品的質量,創造了農業乾旱地區增產增收的新途徑。
3.3創出一條「科研+公司+農戶+生產基地」四位一體的新
模式
形成產、加、銷良性循環,拉動綠色有機雜糧加工業的
發展,實施農業名牌戰略,提高了綠色有機雜糧食品的市場
佔有率。3年累計出口創匯1.37億元,促進了外向型經濟的
迅猛發展。
3.4提高了農產品的附加值
3年中,綠色A級雜糧平均產值為1.92萬元/hm2,平均
效益為1.60萬元/hm2;有機食品產值2.79萬元/hm2,效益為
2.41萬元/hm2。綠色、有機雜糧平均效益為2.03萬元/hm2,比
項目區外雜糧對照平均效益增收1.03萬元/hm2。
3.5改善了農業生態環境
綠色、有機農業就是生態農業。通過該項目的實施,在
認證的區域范圍內,從根本上改變了農業的耕作方式,保護
了生態體系及周圍環境生物的多樣性,有效地減少和治理
了環境污染,不僅提供了安全的食品,而且促進了人與自然
的和諧。
通過3年綠色有機雜糧生產基地建設項目的實施,極
大地推進了科技產業化進程,推動了外向型經濟的快速發
展,促進了第二、第三產業的繁榮,加速了雜糧新品種的更
新換代。由於推廣糧草兼用型朝新谷5號新品種糧草比為
1∶1.3,不僅促進了農業的二元結構向三元結構的轉移,而且
還帶動了遼西畜牧業的發展。實踐證明:乾旱地區建設綠色
有機雜糧生產基地,在科技產業化中發揮了重要的作用,具
有廣闊的前景。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
(上接第241頁)
5.3發酵菌株
菌種是發酵工業的靈魂,在玉米稈原料生產酒精過程
中,運用現代的育種技術培育出高效的直接發酵菌株,在適
應特殊基質條件、簡化生產工藝等方面將會有所突破。若能
篩選到抗高濃度糖的基因突變菌株則可以克服纖維素原料
水解過程的抑制效應,提高發酵效率。
5.4發酵工藝
可以採用一定的技術手段,將發酵過程產生的乙醇不
斷抽出,使發酵罐中的乙醇濃度≤10%,減輕乙醇對菌株生
長及乙醇生成的抑製作用,降低生產成本。
以玉米秸稈等纖維素生產酒精技術是世界各國研究的
熱點,與其他生物能源、替代能技術相比,無論是在經濟合
理性、技術可行性方面,還是在資源可持續性和環境協調性
方面都具有明顯的優勢,而且還可解決我國的石油資源短
缺和環境污染問題,有利於保證國家能源安全和社會協調
發展。
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大田農藝
243
2、如何利用秸稈造酒精?
因作物成熟過程中植株體內的養分向種子或果實集中,所以秸稈中剩餘的可消化營養成分很少,大部分為不可消化或難消化的成分,如纖維素、木質素等。奶牛可以少量利用秸稈。為了提高秸稈的消化利用率、適口性和採食量,秸稈飼用前常進行處理。一般的處理方式有:①切短、粉碎、浸泡、蒸煮等物理方法,以改變秸稈的物理性狀,提高奶牛對秸稈的利用率和採食量;②氨化、鹼化等化學方法,鹼化用氫氧化鈉和石灰水等浸泡,氨化用液氨、氨水、尿素、碳氨等處理,以軟化秸稈,提高適口性和消化率;③微貯等生物的方法,用微生物來分解秸稈中的纖維素和木質素,以提高秸稈的營養價值。
3、有用玉米秸稈提煉乙醇的設備嗎?
有
4、麥桿做生物燃料的技術
1,生物燃料 Biofuel
燃料的名稱最初起源於植物。包括所有從木材和麥桿中提煉的生物燃料諸如:飼料和乙醇等。生物燃料的能量由太陽能轉換而來,生物以糖的形式將太陽能轉換為化學能。生物能源之所以可以再生,主要是因為一旦它們用完後,可以在短時間內被重新生成,因為只要我們不將所有長成的生物都用完。過多的砍伐樹木將對生物能源的轉換有負面影響。泥煤不再被認為是生物燃料。
第二代生物燃料 編輯詞條
,2,第二代生物燃料指的是擺脫利用玉米等糧食作物為原料轉化為生物燃料的應用模式,
繼而以麥稈、草和木材等農林廢棄物為主要原料,採用生物纖維素轉化為生物燃料的模式,發展纖維素乙醇。
3,麥稈
詳細解釋麥子的莖。
宋 何薳 《春渚紀聞·膠黐取虎》:「翌晨集庄戶散置膠黐,至暮得斗餘,盡令塗場間麥稈上。」
用途 ,1、可製作板材。2、可生產肥料。3、稻桿可用於種植業,麥桿可用於生產飼料。4、可用於造紙用。5.用於生活取暖 6.用於製作生物燃料,以擺脫人類對石油的依賴。7。可製作工藝品。
4 技術
纖維素原料熱裂解等更有潛力的第二代生物燃料生產技術正取代玉米基乙醇汽油等燃料生產技術。
快速熱裂解技術。德國魯奇公司與卡爾斯魯厄研究中心合作建設以纖維素為原料製取生物燃料的中試裝置。技術路線是:先將秸稈、木屑等薄壁植物研磨後送反應器,快速加熱到500℃,使其裂解冷凝成漿液;再將漿液送煉油廠轉化為合成氣;合成氣通過費托工藝轉化為所需燃料。此燃料能以任何比例與化石燃料調和使用。該裝置每年可轉化約20萬噸乾燥木質纖維素原料,產能約13.4萬噸/年。此路線比合成甲醇更有效率。2011年兩家將共建氣化裝置。
酶發酵技術。瑞士Syngenta公司等企業合作開發利用酶發酵的第二代生物燃料技術,包括開發一系列與纖維素乙醇有關的新型酶制劑。這些酶可將經過預處理的纖維素轉化為混合糖,這是關鍵步驟。將纖維素轉化成生物燃料要有三個突破:預處理(纖維素的化學制備)、糖化(通過酶將預處理後的纖維素轉化為可發酵的糖)和發酵(開發新的微生物將糖發酵成乙醇或其他燃料)。
水生物技術。水生藻類物質可轉化為生物柴油,通過產生糖類物質發酵後變為乙醇。法國Eco-Solution公司擁有的專利技術,可使反應器中海藻生長速度快於自然生長。該公司認為開放式池塘和光反應器結合的方法經濟性最好。
5 應用
(圖)麻風樹
第二代生物燃料已成為許多國家開發生物燃料時的新寵。德國大眾公司等歐洲汽車製造商就與德國佛萊堡科倫工業集團開展合作,共同開發取自稻草或秸稈的第二代生物燃料,該工業集團年產2萬噸的「第二代生物柴油」項目已於2008年啟動。美國能源部通過資金支持國家可再生能源實驗室與企業合作,對纖維素催化酶進行優化,大大地降低其成本,使第二代生物燃料技術有望於2010年投入實現產業化和商業化,UOP公司等許多新能源企業紛紛組建第二代生物燃料生產廠。巴西石油公司則研究從秸稈、稻殼等農業廢棄物中提煉乙醇,並加緊生產廠的建設。從2008年開始,許多國家對第二代生物燃料的投入呈幾何數字增長。
對於第二代生物燃料的關鍵技術是催化酶技術,酶是一種生物催化劑,可使生物化學反應在溫和的環境下進行得更加迅速、效率更高。新型酶制劑能將植物中的纖維素分解成可發酵糖,並進一步轉化為乙醇。就在幾年前,該技術的成本還比較高,這兩年來,隨著生物技術的不斷創新,其成本已經下降數倍,從而使第二代生物燃料越來越具有競爭力。目前的新型酶制劑非常適合用秸稈這種大量存在的農業廢棄物來生產乙醇。
6未來
(圖)第二代生物燃料
2008年11月,巴西政府在聖保羅舉辦了有90個國家和24個國際組織參加的「國際生物燃料大會」。大會預計,以纖維素乙醇為代表的第二代生物燃料將在2015年後實現工業化生產。
不過,世界最大石油天然氣集團之一道達爾集團的煉油與銷售部農業開發主管雅克·蒲隆地卻認為,第二代生物能源的一些關鍵工藝涉及一系列復雜過程和技術,需要很大的投資和大量的原材料,要實現工業化生產還需經歷一個漫長的過程。他說,第二代生物燃料的實際生產成本還是一個重要的未知數。另外,在生物質燃料的經濟可行性研究方面,原料收集也是一個受關注的問題。生物質原料極其分散,採集成本、運輸成本和生產成本都可能成為制約燃料乙醇業發展的瓶頸。
5、怎樣利用玉米桔稈提煉乙醇
高油價催生燃料乙醇 秸稈能源化效益巨大 面對能源的緊缺,石油的漲價,世界上很多國家都在探索解決之 道。2000年,安徽豐原集團有限公司(以下簡稱豐原集團)就著手在高回收、低成本的發酵工藝方面成功探索利用玉米、薯類等生物質進行深加工,以替代石油產品的生產技術。現在,我國很多地方都已經開始將玉米生產的燃料乙醇,以10%的比例直接混合到汽油中使用。豐原集團在燃料乙醇生產中,與大連理工大學一起研製出世界最先進的自絮凝沉降顆粒酵母發酵生產工藝,使生產成本大大降低。國家發展和改革委員會決定用燃料乙醇替代石油百萬噸試點項目開始後,豐原集團占據40%份額。去年,豐原集團燃料乙醇的產能已達44萬噸。 新技術的重大突破 走進豐原集團發酵技術國家工程研究中心,記者看到技術人員正在緊張地忙碌著,農作物的秸稈經粉碎、發酵,再經分離、提純後就成了乙醇。 該中心副主任、豐原集團副總工程師宋家林告訴記者,豐原集團以玉米、薯類等生物質為原料生產的燃料乙醇、乙烯等產品均已進入市場並獲得良好效益,利用農產品精深加工全面替代石油產品的許多關鍵技術已取得重大突破,並已經建成產業化項目,效益可觀。據介紹,目前利用秸稈生產乙醇的中試裝置已投產,年產乙醇300噸。
石油是應用最為廣泛的能源。我國2004年進口原油1.2億噸,比上年增加4.8%。2010年石油需求量將達4億噸,而國內供給能力最大為1.7億噸。用玉米、薯類等加工石油產品替代品,即用生物化工開發可再生的生物能源和生物化工產品,是各國應對能源危機的一條重要思路。 豐原集團經過長期研究和市場跟蹤,認為如果原油價格不低於35美元/桶、玉米價格不高於1400元人民幣/噸,用玉米加工轉化替代石油產品就有利可圖。現在,我國玉米年產量近1.2億噸,其中8000萬噸沒有加工轉化直接用作飼料,所以,完全可以擴大替代石油的加工轉化力度。用3000萬噸玉米生產的乙醇,可替代1000萬噸汽油;用3000萬噸玉米可生產550萬噸乙烯,相當於目前中石化、中石油兩個公司年生產能力的總和。而原料生產過程中還有30%可轉化為飼料。 據介紹,秸稈能源化的瓶頸主要有兩處:一是沒有找到或組合出可高效水解纖維素的酶,從而無法使廉價的秸稈一次完成預處理;二是沒能培育出高效轉化由半纖維素轉變而來的木糖的發酵菌種。而豐原發酵技術國家工程技術中心通過多年的研究,突破了國際上「秸稈生產乙醇必須構建同時發酵木糖和葡萄糖生產乙醇工程菌」的思路,創造性地開發了先分離後發酵的工藝路線。這一重大技術突破,不僅大大降低了秸稈轉化為能源的成本,而且使我國取得了這一領域的領先地位,為我國大規模的秸稈利用奠定了基礎。
「秸稈能源化」效益巨大 負責此項研究工作的豐原集團總工程師薛培儉說,用玉米生產乙醇,3.1噸玉米可生產一噸燃料乙醇,如改用秸稈生產,大約5噸~6噸秸稈就能生產一噸乙醇。我國平均每年富餘作物秸稈7億多噸,如果利用秸稈轉化技術,可以大大節約石油的消耗量。 專家還指出,從近期看,生物酒精(乙醇)作為燃料,可以部分替代石油能源。從遠期看,乙醇則將成為支撐以乙烯為原料的石化工業的基礎原料。一直以來,石化工業的基礎原料乙烯是從石油中提取的,目前乙醇生產乙烯的技術已經成熟。在未來20年內,由於石油資源的日趨緊張,再加上生物質為原料的乙醇大規模工業化生產,成本相對於石油已具有可競爭性,乙醇將順理成章地進入工業基礎原料領域。 農業專家石元春院士指出,發展生物質能源對我國而言,更重要意義在於發展農業和擴大農民增收。他認為,生物質產業從原料到產品,為農業在初級農產品生產和農產品加工之外,開拓了新戰場,使農民又多了一條寬闊的增收渠道。 豐原集團董事長李榮傑給記者算了一筆賬,如果將秸稈利用技術產業化,以50公里為半徑建設小型秸稈加工廠,那麼按秸稈到廠價每噸400元,農民每畝就可增收200元以上。專家測算,如果我國每年能利用全國50%的作物秸稈、40%的畜禽糞便、30%的林業廢棄物,
6、玉米秸稈制乙醇技術
、發酵法
糖質原料(如糖蜜、亞硫酸廢液等)和澱粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)發酵;
發酵法制乙醇是在釀酒的基礎上發展起來的,在相當長的歷史時期內,曾是生產乙醇的唯一工業方法。
發酵法的原料可以是含澱粉的農產品,如谷類、薯類或野生植物果實等;也可用製糖廠的廢糖蜜;或者用含纖維素的木屑、植物莖稈等。這些物質經一定的預處理後,經水解(用廢蜜糖作原料不經這一步)、發酵,即可製得乙醇。
發酵液中的質量分數約為6%~10%,並含有其他一些有機雜質,經精餾可得95%的工業乙醇。
2、乙烯水化法
乙烯直接或間接水合。
乙烯直接水化法,就是在加熱、加壓和有催化劑存在的條件下,是乙烯與水直接反應,生產乙醇:
CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH
(該反應分兩步進行,第一步是與醋酸汞等汞鹽在水-四氫呋喃溶液中生成有機汞化合物,而後用硼氫化鈉還原)
此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解氣,成本低,產量大,這樣能節約大量糧食,因此發展很快。
3、煤化工
工業制乙醇還主要是通過乙烯氫化製得,而適合中國國情的技術就是利用煤化工技術,將煤轉化為合成氣,直接或者間接的合成乙醇。
4、聯合生物加工
利用生物能源轉化技術生產乙醇能緩解非再生化石能源日漸枯竭帶來的能源壓力
7、乙醇是未來內燃機的首選環保型液體燃料,它可以由綠色植物的秸稈製取,製取乙醇的
(C6H12O6)n===催化水解===nC6H12O6
C6H12O6===發酵===2C2H5OH +2CO2
8、生產乙醇的工藝流程及生產方法。
工業上玉米製造乙醇酒精的流程是:
玉米——粉碎——蒸煮(糊化)——糖化(加糖化酶)——發酵(加酵母菌種)——蒸餾塔(蒸餾)——精餾塔(精餾)——酒精
酵母菌將糖發酵成酒精的過程不是簡單的化學反應,其機理至今仍莫衷一是。
9、「生物乙醇」是一種清潔能源,傳統生產主要以甘蔗、玉米、薯類為原料製取,目前已研發出由木質纖維素(如
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