木质纤维素生产燃料乙醇的研究观状

作者/来源：于 斌，齐 鲁（天津工业大学生物与纺织材料研究所，天津市改性和功能纤维重点实验室，天津300160)   日期： 2007-02-28   点击率：1374

    经济社会的发展以能源为重要动力，经济越发展，能源消耗越多。到2059年，也就是世界上第一口油井开钻200周年之际，世界石油资源大概所剩无几。而生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，最有可能成为21世纪主要的新能源之一。据估计，植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍；而作为能源的利用量还不到其总量的l％。专家预测，生物质能源将成为未来持续能源重要部分，到2015年，全球总能耗将有40％来自生物质能源。     然而燃料乙醇的生产如均以糖类或粮食为原料，其产量受到粮食资源的限制，难以长期满足能源需求。从长远考虑必须进行科技创新，扩大原料来源。含木质纤维素的生物质废弃物是生产燃料乙醇的另一原料来源，它包括农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的废弃生物质等。国内外专家对木质纤维素原料转化为乙醇燃料进行了大量的研究。木质纤维素转化为乙醇的步骤主要分为两步：纤维素水解成糖，糖发酵成醇。由于木质纤维素结构复杂，纤维素、半纤维素不但被木质素包裹，而且半纤维素部分共价和木质素结合，纤维素具有高度有序晶体结构.因此必须经过预处理，使得纤维素、半纤维素、木质素分离开，切断它们的氢键，破坏晶体结构，降低聚合度，以提高水解效率。表1列出了几种木质纤维素中纤维素、半纤维素和木质素的含量。 l  燃料乙醇的生产观状     2001年世界乙醇年产量达314亿升，其中近200亿升为燃料乙醇，约占乙醇总量的63％。各大洲的产量分别为：美洲205.7亿升，欧洲41.5亿升，亚洲5.3亿升，非洲5.3亿升，大洋洲1.8亿升。     不难看出，美洲在乙醇的生产上仍然是世界乙醇醇生产的领头羊，同样在将纤维质转化为燃料酒精的研究、生产和应用方面，巴西和美国也走在了世界的前列。在美国，政府积极鼓励燃料酒精的生产和使用。在政府的大力倡导下，酒精燃料在美国的燃料市场上的份额已达到8％。1998年10月第一家商业性转化纤维质为酒精的工厂由BC International在路易斯安那Jennings开始破土动工，该厂以蔗渣和稻壳为原料，年产酒精20×106加仑。 1998年的12月，美国路易斯安那州的一家名为国际生物燃料的公司，宣布他们将利用申报了的专利技术，以纤维质为原料大规模生产酒精，预计年产量为2500kt。除此之外，加利福尼亚和纽约用城市垃圾生产酒精的建厂计划亦在进行中；  在巴西，酒精工业是国民经济的支柱，他们利用榨汁后的蔗渣发酵燃料酒精。到目前为止，巴西所产汽车90％采用酒精燃料发动机，全国一半多的交通工具使用的是酒精燃料。日本的研究者对纤维素的酒精发酵也作了大量的研究，日本通产省从1980年起制定了生物质燃料化的七年研究开发计划，并设置了生物质研究委员会，经费预算总额为260亿日元，其中技术开发费用达124亿日元。日本工业技术研究院微生物工业研究所从1979年起，开始进行稻草、废木材能源化的研究，目的是降低成本、进行工业化生产，至今酒精发酵技术已基本完善。英、法、印度等国也都在计划生产燃料酒精。综上所述，在国外，以纤维质为原料生产酒精费正逐步走向一个技术成熟的阶段。     与美国等国家相比，我国的燃....