促进木质纤维素类生物质酶解的预处理技术综述

木质纤维素类生物质是通过微生物作用转化为乙醇和氢能的可再生糖资源,酶解木质纤维素是它向乙醇和氢能转化的第1步,但是由于木质纤维素类生物质的高稳定性,要得到较高的酶解率就必须先进行预处理.本研究主要总结了机械粉碎预处理、辐射预处理、稀酸预处理、碱预处理、氧化预处理、高温液态水预处理、蒸汽爆破预处理和生物预处理这些对木质纤...     

纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展

木质纤维素生物质是价廉易得、来源丰富的可再生资源和能源,被纤维素酶转化后可以生产乙醇部分替代石油,这不仅有利于环境保护和资源再利用,而且可减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机。纤维素酶成本的降低以及纤维素转化效率的提高是纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的关键。本文综述了纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展,主要包括纤维素酶的分类及其作用机制、纤维素酶的生产、木质纤维素生物质的预处理、纤维素酶的转化和糖化发酵乙醇工艺。     

木质纤维素预处理技术研究进展

预处理木质纤维素是实现生物质转化为燃料乙醇的关键步骤,直接影响着木质纤维素水解效率和乙醇的生产成本。介绍了国内外几种木质纤维素预处理技术现状,评述了木质纤维素转化为乙醇的工艺特点和经济性,综述了几种极具经济潜力的预处理技术。     

生物质制乙醇预处理方法的研究进展

【目的】为应对日益严峻的能源和环境污染问题,综述了木质纤维生物质制备乙醇的原料预处理方法,为广大科研工作者提供了该研究领域的最新研究进展,展望了可再生木质纤维原料高值化利用的新思路和新技术.【方法】查阅了国内外生物质原料预处理制备生物乙醇的主要研究方法,并进行了归纳总结,提出各种预处理方法存在的优缺点.【结果和结论】利用可再生的木质纤维生物质发酵制取乙醇得到了广泛的研究,由于木质纤维原料结构复杂,直接转化效率低,木质素和半纤维素水解产物对纤维素水解和发酵具有明显的抑制作用.木质纤维原料预处理是提高乙醇得率的有效途径,通过预处理,去除植物细胞壁中木质素和半纤维素组分,降低木质素和半纤维素水解产物对后续乙醇发酵的抑制作用,同时降低纤维素结晶度,提高原料的多孔性,从而提高纤维素酶对纤维素的水解效率.     

木质纤维原料预处理技术的进展与展望

生物质燃料乙醇是可转化的、目前世界上使用规模最大的可再生资源,而木质纤维原料是燃料乙醇的主要来源,木质纤维原料的预处理工艺,是得到生物质生产乙醇的重要工艺,目前主要有物理法、化学法、物理——化学法和生物法等预处理工艺,其中大部分可广泛应用于农业、能源、林业、生物等领域,是前景广阔的生物质预处理技术。本文从开发新能源的大环境出发,介绍了各种预处理对底物的影响、利弊,并指出预处理技术的研究方向。     

纤维素类生物质高效转化利用有进展

正最近,中国科学院广州能源研究所牵头承担的"863"计划"纤维素类生物质高效转化利用技术"项目日前取得系列重要进展,为农林废弃物高效利用提供了技术支撑。该项目在边际土地能源草分子育种与新种质创制、能源草高效制备生物天然气关键技术、木质纤维原料高效预处理技术与工     

木质素与酶的作用机制及其在纤维素酶水解中的影响研究进展

化石燃料的持续开采与使用对环境产生了严重的负面影响，使得开发可再生清洁能源代替传统能源成为必然。木质纤维素是一种丰富的可再生资源，可转化为生物乙醇、氢气等生物质燃料，被认为是代替化石燃料的理想替代品。其中木质纤维原料转化为生物乙醇需经过预处理、酶水解以及微生物发酵这3个关键步骤，而纤维素酶水解通常会受到酶、水解条件、底物等诸多因素的影响。针对木质素对纤维素酶水解的影响研究进行综述，大量研究发现，木质素是纤维素酶水解过程中的主要抑制剂。木质素既可以吸附纤维素酶，与纤维素酶发生无效吸附；又可以作为物理屏障，阻碍酶对纤维素的生产性吸附。尽管通过预处理可以去除大部分的木质素，但依旧无法从根源上缓解木质素对纤维素酶水解的影响，研究木质素的结构单元对酶解效率的影响可能是当前生物乙醇转化中木质素在纤维素酶水解中的研究方向。     

木质素与生物燃料生产:降低含量或解除束缚?

生物质能源作为可再生性替代能源之一,其开发利用可为解决当前全球变暖、化石能源成本飞涨和环境污染等重大问题提供新的途径。木质纤维素是植物细胞壁的主要组成成分,也是地球上最丰富的可再生资源之一,可转化为生物酒精等液体生物燃料。木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素,三者之间由酯键、醚键和糖苷键等化学键连接,形成的木质素-糖类复合体是一种共价键聚合物,这些细胞壁成分的组成及其互作会影响多糖的水解作用,进而影响木质纤维素的转化利用效率,其中,木质素被认为是阻碍纤维素酶分解的主要物理障碍。当前,提高能源作物生物质的田间种植、生产效率及其工厂化降解、转化效率是生物质能源发展的热点和难点问题。由于木质素是木质纤维素生物量中除多糖之外含量最高的成分之一,提高木质素利用效率成为影响整个木质纤维素生物冶炼产能的关键。为此,文中从降低木质素含量和解除木质素束缚的角度出发,系统回顾了木质素在植物细胞壁中的发育沉积特征及其遗传改造研究进展,探究从植物细胞壁结构组成角度优化木质纤维素性状提高生物燃料产率的可能性,重点论述了降低能源植物木质素含量的遗传选育和基因改良策略,以及木质纤维素生物冶炼的预处理和分离技术。一方面,通过常规育种程序培育低木质素含量的生物能源作物品种,或是通过基因工程技术下调木质素的生物合成,对于提高木质纤维素利用效率和降低生物燃料生产成本均具有积极的作用。另一方面,以解除木质素束缚为目的的生物冶炼预处理技术是提高木质纤维素生物燃料工厂化生产效率的重要环节,主要包括酸预处理法、碱预处理法和有机溶剂预处理法,高效的预处理技术能够显著提高纤维素酶水解效率,增加生物酒精产量。文中最后对木质素与生物燃料生产的研究与应用前景进行了展望。     

能源植物分类及其转化利用

能源植物及其生产是生物质能源的发展基础,也有利于减少温室气体排放、发展低碳经济。在分析总结当前国内外能源植物主要概念的基础上,利用植物系统法、光合途径、生活周期和化学成分组成及其利用等方法对能源植物进行了分类。如以化学成分组成及其利用可将能源植物分为糖料植物、淀粉植物、油料植物、含油微藻植物和木质纤维素植物5类,各类能源植物各有其主要特点。对能源作物的转化利用技术及其产品现状和前景进行系统的分析,目前由生物质转化的液体燃料主要包括乙醇、生物柴油和生物质裂解油,由生物质转化的气体燃料包括生物质燃气、沼气和氢气,生物质经压缩成型或炭化工艺可生产生物质颗粒,生物质以热电联产技术经直燃可大规模发电和供暖。     

深度共熔溶剂预处理木质纤维素研究进展

木质纤维素是自然界含量丰富的可再生能源,可转化为生物燃料及其他化工产品,有望代替传统化石燃料,助力碳达峰。但木质纤维素拥有复杂的化学结构,在合理利用前需进行预处理。传统预处理方法存在工艺复杂、成本高等问题。而深度共熔溶剂(DES)作为一种新型的预处理生物质溶剂,在生物质分离方面具有巨大潜力,已得到众多科研工作者认可。本文综述了DES预处理木质纤维素相关研究,对DES进行了详细介绍及分类,根据化学组成将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型4种类型的DES。阐明了DES预处理木质纤维素三大组分(木质素、半纤维素、纤维素)的作用机制。并分别对DES预处理木质纤维素三大组分的研究进展进行了总结。在去除木质素时,采用酸度较强的物质作为氢键供体(HBD)制备DES或者选用羧基、胺/酰胺基类DES对木质素的去除效果会更好。另外,相较于纯DES,加水会降低DES的黏度,有利于木质素的溶解。但过量的水会降低DES中氢键的数量,反而不利于木质素的溶解。关于DES分离半纤维素的研究目前大多数集中于预处理条件优化等方面,众多研究表明,以氯化胆碱为氢键受体(HBA)的DES去除半纤维素能力更强。通常情况下,DES在分离三大组...     

浅谈能源植物的开发和利用

随着对化石能源的不断开采,对矿物燃料的过度依赖,使得化石能源已经濒临枯竭,寻找一种新能源来代替化石能源是21世纪的科研主题。目前,对于能源植物的开发和利用备受人们的关注,它与石油资源不同,是可再生资源,且燃烧产物没有污染。本文通过对能源植物的开发和利用进行简单的介绍和粗浅的分析,进而发表一些浅见。     

Biofuels and food security

The major source of energy comes from fossil fuels.The current situation in the fi eld of fuel and energy is becoming more problematic as world population continues to grow because of the limitation of fossil fuels reserve and its pressure on environment.This review aims to fi nd economic,reliable,renewable and non-polluting energy sources to reduce high energy tariffs in Russian Federation.Biofuel is fuel derived directly from plants,or indirectly from agricultural,commercial,domestic,and/or industrial wastes.Other alternative energy sources including solar energy and electric power generation are also discussed.Over 100 Mt of biomass available for energy purposes is produced every year in Russian.One of the downsides of biomass energy is its potential threatens to food security and forage industries.An innovative approach proved that multicomponent fuel(80%diesel oil content for motor and 64%for in stove fuel)can remarkably reduce the costs.This paper proposed that the most promising energy model for future is based on direct solar energy conversion and transcontinental terawatt power transmission with the use of resonant wave-guide technology.     

利用盐碱地种植甜高粱生产燃料乙醇的产业化前景分析

介绍了中国以及世界的燃料乙醇发展现状,从甜高粱的生物学特征、光能利用率、能量平衡、温室气体减排、种植环节的经济性以及国家燃料乙醇发展政策和产业发展规划等方面全面阐述了利用盐碱地种植甜高粱生产燃料乙醇的比较优势;根据我国发展燃料乙醇＂不与人争粮,不与粮争地、不破坏环境＂的原则,分析了我国适宜种植甜高粱的盐碱地资源状况、土壤盐分对甜高粱主要经济性状的影响、甜高粱制燃料乙醇的发展潜力以及近期产业化的重点发展区域。同时,提出了目前我国甜高粱原料生产中存在的主要问题及建议。     

Ethanol for a sustainable energy future

Renewable energy is one of the most efficient ways to achieve sustainable development. Increasing its share in the world matrix will help prolong the existence of fossil fuel reserves, address the threats posed by climate change, and enable better security of the energy supply on a global scale. Most of the "new renewable energy sources" are still undergoing large-scale commercial development, but some technologies are already well established. These include Brazilian sugarcane ethanol, which, after 30 years of production, is a global energy commodity that is fully competitive with motor gasoline and appropriate for replication in many countries.     

非粮燃料乙醇研究进展

非粮燃料乙醇可替代部分化石能源,其是我国应对环境、能源及粮食危机的重要途径。阐述了我国发展燃料乙醇的必要性,介绍了国内外燃料乙醇的发展现状,以及目前非粮(纤维素、木薯和甜高粱)燃料乙醇产业的技术特点及产业现状,对各种原料生产燃料乙醇的经济性进行了分析,并对产业的发展趋势和前景进行了展望。     

蓖麻在可持续发展农业中的生态价值

不可再生化石燃料资源的枯竭,以及石油开采、释放能量是对环境造成不可逆转的破坏使生物质能的利用及产品利用技术研究成为未来能源利用的热点。生物质能源具有可永续利用、不破坏环境等特点。蓖麻是一种油料作物,在工业、农业、生态中有其独到的价值。     

马铃薯生产燃料乙醇的性能分析

我国能源安全正面临严峻挑战,洁净的可再生能源燃料乙醇被认为是化石能源的理想替代物。首先介绍了马铃薯的基本属性和以其为原料生产燃料乙醇的必要性;其次在同其它几种原料比较了生产性能的基础上,认为发展马铃薯燃料乙醇具有一定的优势;最后指出以马铃薯为原料生产燃料乙醇在我国有较好的产业化前景。     

多用途甘蔗品种B9的种性表现及栽培效益分析

[目的]弄清多用途甘蔗品种B9的种性、生产经济性表现。[方法]以广西牧草主栽品种桂牧1号(GM1),糖料蔗主栽品种ROC16、ROC22和糖能兼用品种GT22为对照,对B9分别进行饲料蔗、糖料蔗、糖能兼用蔗不同类型的品比试验。[结果]B9以作饲料蔗栽培经济效益最好,但不及GM1。B9作饲料蔗栽培时具有鲜草产量高,发株和分蘖力强,水溶性总糖、粗蛋白质含量高,茎叶比低,适口性好,青饲奶牛的产奶量接近用GM1饲养的产奶量等特点,可作为粗饲料的补充在广西推广种植。B9作能源蔗栽培可获得较好的经济效益,蔗汁酒精产量13.12 t/hm2,比ROC16、ROC22和GT22增产17.4%~37.8%,纤维产量17.4 t/hm2,比3个对照增产3.15~4.53 t。作糖料蔗栽培的效益比作饲料蔗、能源蔗低,但与对照比,蔗产量、糖产量比较高,经济效益高,宿根能力强,适应性广,抗旱抗寒能力强。[结论]B9在广西可作糖料蔗,也可作饲料蔗和酒精能源蔗栽培。     

UNICA引领巴西甘蔗乙醇产业做大做强的主要举措

巴西甘蔗产业已建立起从甘蔗种植到蔗糖、生物乙醇燃料及生物材料生产的完整产业链和遍布全国的研产销网络,巴西甘蔗产业协会(The Brazilian Sugarcane Industry Association,UNICA)在引领甘蔗乙醇产业做大做强中发挥了不可替代的作用。文章回顾了UNICA的发展历史,总结了UNICA促进巴西甘蔗产业发展的主要举措,如倡导可持续发展、组建专业营销团队、策划举办世界生物乙醇峰会、与产业利益相关方签署"绿色协议"等,指出中国甘蔗产业要突破"瓶颈"谋求自身发展,就必须重视培育像UNICA那样立足于企业,具备发展战略眼光,有沟通、协调和拓展能力的产业协会。     

Hybrid cars now, fuel cell cars later

We compare the energy efficiency of hybrid and fuel cell vehicles as well as conventional internal combustion engines. Our analysis indicates that fuel cell vehicles using hydrogen from fossil fuels offer no significant energy efficiency advantage over hybrid vehicles operating in an urban drive cycle. We conclude that priority should be placed on hybrid vehicles by industry and government.