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利用木质纤维素生产燃料酒精的研究进展

豆茵 | -> | 485| 0| 0.2481MB |燃料乙醇,木质纤维素,木糖异构酶

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摘要: 利用木质纤维素生产燃料酒精可改善能源保障,实现能源供应的可持续发展,同时拉动农业及其他相关行业的经济发展。木质纤维素中含有丰富的可发酵生成乙醇的纤维素和半纤维素,利用产纤维素酶的微生物或纤维素酶(<=酶、<8酶、!’葡萄糖苷酶)将纤维素水解成可发酵性糖,再通过酵母发酵生成乙醇。常用菌株有热纤梭菌(!"#$%&’(’)*+ %,-&+#.-""*+),能分解纤维素,但乙醇产率较低(96 >);热硫化氢梭菌(!"#$%&’(’*+ %,-&+#,/(&#$*"0,1’&.*+),不能利用纤维素,但乙醇产率相当高,将两株菌混合发酵,产率可达?6 >。发酵方法有直接发酵法、间接发酵法、混合菌种发酵法,同时糖化发酵法(-"($3@)+/%$A -)..2)&"B".)@"%+ )+C D/&(/+@)@"%+)和非等温同时糖化发酵法(:%+"A%@2/&()3-"($3@)+/%$A -)..2)&"B".)@"%+ )+C D/&(/+@)@"%+)以及固定化细胞发酵法等。
    随着人口的迅猛增长,资源危机、食物短缺、环境污染等问题越来越严重地困扰着人类社会,引起了人们广泛的关注^8_J‘。地球上每年大约形成8666亿吨植物有机物,是自然界分布最广、含量最
多、价格低廉,而又未得到充分利用的可再生资源^9,E‘,除少量用于造纸、建筑、纺织等行业或用作粗饲料、薪柴外,大部分未被有效利用,而白白烂掉或烧掉,有些还造成环境污染(例如焚烧)。通过生物技术将这些纤维废弃物转化为能源、化工产品等,可一举数得,同时缓解上述几个问题,因而成为世界各国近年来可变性燃料乙醇和汽油以一定比例混配形成的一种汽车燃料,乙醇的燃料辛烷值高于直馏汽油^?‘,在炎热高温的天气里,汽油里不允许添加芳香烃添加剂,而要添加86 >无水酒精来提高其抗爆性能。
    乙醇(俗称酒精)是一种重要的工业原料,广泛应用于化工、食品、饮料工业、军工、日用化工和医药卫生等领域,还能作为能源工业的基础原料、燃料(燃烧值为5EG66 *N a *,)。当今世界面临着环境与发展的挑战,为避免交通给城市带来的污染,要求使用无铅汽油的呼声日益高涨^?‘。将乙醇进一步脱水再添加适量汽油后形成变性燃料乙醇,在国外乙醇被视为替代和节约汽油的最佳燃料,具有廉价、清洁、环保、安全、可再生等优点。作为一种生物能源,乙醇有望取代日益减少的化石燃料(如石油和煤炭)。然而,目前汽油主要还是以石油为原料通过化学工艺生产,这对于经济的可持续性发展战略是不利的。因此,世界上许多经济发达国家都注重以碳水化合物为原料发酵生产乙醇的生物技术开发,并期望由此稳定能源供应,改善能源保障,拉动农业及其他相关传统经济的发展。
    8GGE年,美国国家地质综合考察部的一份研究报告^I‘指出:作为汽油增氧剂的b1\S(甲基叔丁基醚)在减少空气污染的同时却增加了水质污染。为此,8GGG年美国环保局与国会合作, 针对b1\S对水资源的污染, 研究制订了5665’5686年期间新的国家“清洁燃料替代计划”,5666年7月58日,美联邦政府发表了取消使用b1\S的声明。推广使用车用乙醇汽油,不但在一定程度上可以缓解石油供求的矛盾,同时还有效地降低了汽车尾气中的有害气体排放,改善了生态环境和空气质量,经济和社会效益显著。伏特公司已于8GGI年率先推出89万辆既可以乙醇为燃料,也可以汽油为燃料的通用型汽车,这意味着乙醇将成为一种越来越重要的燃料。
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