木质纤维素生产乙醇的研究进展

利用木质纤维素制备乙醇是解决能源结构的有效方法.笔者从木质纤维素制备乙醇的原理、木质素的预处理以及酶催化纤维素的水解过程等几个方面对近年来木质纤维素制备乙醇研究概况进行了综述和概括.     

酶促水解木质纤维素高值转化研究现状

酶促水解木质纤维素转化为高值化学品具有重要的研究价值和发展潜力,对能源结构调整、资源高效利用、环境持续友好、经济高质量发展具有重大意义。本文对当前木质纤维素转化为高值化学品的发展背景和研究现状进行了综述,列举了典型的酶促产物转化为高值化学品的应用案例,并结合具体研究实例阐述了酶促水解木质纤维素过程中运用的新技术和取得的突破性成果。酶促水解作为一种新兴的生物技术,在实际应用过程中还存在着木质纤维素抵抗性强、可用酶制剂种类有限、酶促水解过程易受干扰、工艺成本较高等限制因素,未来需要通过优化木质纤维素预处理工艺,利用基因工程生产类型多样、性能优异的酶制剂,改良升级酶促水解工艺,研发新设备和新技术等手段来突破现有瓶颈,实现酶促水解木质纤维素转化为高值化学品的规模化高效化应用。     

纤维素酶水解及转化为乙醇的研究进展

综述了纤维素酶水解及转化为乙醇的研究进展,分析了影响水解相关酶的因素和酶水解的有关因素,比较了各种酶循环法,指出生物质转化为酶的最大影响是限制了与残留物缔合的纤维酶的再循环次数,提出了纤维素酶水解并转化成乙醇的技术设想与方法.     

蒸汽爆破法预处理木质纤维原料的研究

木质生物资源可以用来生产乙醇,但其结构与化学成分阻碍了纤维素对酶的可及性,因此必须对原料进行预处理,从而有效地酶解纤维素。蒸汽爆破法预处理木质生物资源。可有效去除半纤维素。分离出活性纤维。并且成本低,不用或少用化学药品。对环境无污染。     

蒸汽爆破预处理条件对麦草酶水解影响的研究

在预处理温度分别为190℃和210℃,停留时间分别为2、4、8min的条件下,分析不同预处理条件对麦草原料得率、半纤维素组分、纤维素的回收率、纤维素的酶水解得率产生的影响.研究结果表明,随着预处理条件的加剧,汽爆原料的得率呈下降趋势,而纤维素和半纤维素组分的溶解程度提高,酶水解得率相应提高.在温度为190℃,停留时间为2min的条件下,汽爆麦草原料得率和纤维素回收率最高,分别达到80.7%和57.6%;在温度为210℃,停留时间为8min的条件下,汽爆麦草原料的纤维分离程度最佳,并且纤维素的酶水解得率最高,达到72.4%.     

4种木质纤维素预处理方法的比较

采用4种方法对玉米秸秆预处理,研究了不同预处理方法对酶水解性能和可发酵性糖得率的影响,分析了预处理物料主要成分,预水解液中糖组成、碳水化合物降解产物及木质素降解产物含量.100 g玉米秸秆经稀酸、稀酸磨浆、中性蒸汽爆破和稀酸蒸汽爆破预处理、洗涤后,物料中纤维素由37.17g分别降为33.96、33.54、32.63和32.88 g,木聚糖由22.84 g分别降为2.77、2.47、3.56和2.05 g,木质素由18.76 g分别降为17.63、17.42、16.90和17.25 g.稀酸蒸汽爆破预处理物料在底物质量浓度100 g/L、纤维素酶用量20 FPIU/g(以纤维素计,下同)、β-葡萄糖苷酶用量3 IU/g下酶水解48 h,纤维素水解得率为75.91％.玉米秸秆经稀酸蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解后可发酵性糖得率为44.93％(以玉米秸秆为基准).     

木质纤维素制燃料乙醇的预处理研究

指出了制做乙醇的过程中,对玉米芯预处理条件的探究是整个实验的重要环节。采用酸水解法,通过正交试验,得出了玉米芯水解得到木糖过程中的最适温度为119.8℃、时间为90min、硫酸浓度1.16%、固液比为1：10等条件,且提高玉米芯的利用率最终为0.30g/g。     

竹材酶水解制备单糖的预处理研究进展

糖类是生物体的基本营养物质和重要组成成分,糖平台化合物指糖类经生物或化学转化而来的基本化学物质,并可进一步转化为高价值的生物基化学品或材料。利用资源量大、生长周期短的竹材制备单糖,进而开发一系列生物基糖平台化合物,前景广阔。竹材可通过绿色、环保、可持续的生物酶水解工艺制备单糖,其中最关键的步骤是预处理,要求成本合理、废液处理过程简便环保,且木质素能够有效利用。本研究综述近10年来预处理对竹材酶水解制备单糖的影响,从反应机理、底物收率、底物中纤维素含量、酶水解性能和糖降解生成发酵抑制物等角度,概括总结物理法、化学法、物理化学法、共晶溶剂法、有机溶剂法和其他方法等预处理方法的优势和不足。基于绿色高效转化利用的目标,建议竹材预处理制备单糖要综合考虑预处理工艺、生物酶制剂、竹种、竹龄和木质素高值化利用等因素,并提出未来竹材生物炼制技术的研究方向：1）竹材的致密和坚硬结构是影响其高效预处理的重要因素,需探索系统的低耗能破碎方法;2）研发具备廉价、绿色、工艺简便和降解产物少的预处理药剂以及符合竹材结构特性的预处理方法;3）研发竹材木质素高值化利用关键技术与工艺,推进竹材原料全化学组分利用。     

造纸废弃物麦草废渣高温自水解预处理对酶水解性能的影响

对造纸废弃物麦草废渣进行高温自水解预处理,并对预处理后的麦草废渣进行组成分析和酶解,以纤维素和木聚糖的酶解得率为考核指标,研究了不同自水解预处理条件对麦草废渣酶解的影响。研究表明,预处理后麦草废渣的化学组成和物理结构均发生了改变,纤维素的含量增加,比表面积增大且促进了纤维素的酶解。酶解结果显示,温度对预处理麦草废渣的酶水解得率有着极其显著的影响。以200℃自水解预处理60 min的麦草废渣为酶水解底物(质量浓度50 g/L),添加纤维素酶35 FPIU/g(以纤维素计,下同)、β-葡萄糖苷酶25 IU/g、木聚糖酶120 U/g及2 g/L聚乙二醇(PEG6000),酶解体系50 m L,于50℃酶解36 h,其纤维素和木聚糖酶解得率分别达86.29%和74.03%,是麦草废渣经170℃自水解40 min后酶解得率的2.3倍和2.8倍。     

大力促进林木生物质成型燃料的产业化发展

我国林业剩余物年总量达10亿t之多,对其加工成林木生物质成型燃料具有巨大的生态、经济和社会效益,本文对林木生物质成型燃料产业化发展的重要意义、可行性和存在的问题进行分析,并提出建议。     

林木生物质资源集料物流系统及装备配置

林木生物质资源收集及运输过程是典型的物流系统工程,是我国生物质能源开发试验、试点示范和产业化研究的瓶颈问题.概述了林木生物质资源集料物流系统的定义、系统要素、系统模式的建立,给出了林木生物质资源集料物流系统的装备配置.     

Application of Choice Experiments to Determine Stakeholder Preferences for Woody Biomass Harvesting Guidelines

Biomass harvesting guidelines (BHGs) have been developed to address concerns about the sustainability of harvesting woody biomass. Assessing preferences among BHG stakeholders is important for designing operationally feasible and socially acceptable standards in different contexts. We used choice modeling to determine how foresters, loggers, and landowners perceived the relative importance of stumpage price, wildlife habitat quality, percentage of coarse woody debris (CWD) remaining, and distribution of CWD in their choices of BHG scenarios. Responses (N = 718) indicated stumpage price was nearly double the importance of wildlife habitat quality, and three times more important than debris distribution and debris remaining.     

木质生物原料的液化

随着石油资源的日近枯竭,加上石油制品不易生物降解而造成的环境污染,寻求石油替代品,开发新能源、新材料迫在眉睫。利用产量巨大、可再生、可生物降解的木质生物原料(森林和作为农业废弃物的秸杆等)通过物理、化学方法获取燃料、化学品及新型材料的研究日益受到人们的关注。通过液化制备各种新型高分子材料和燃油,是替代石油制品,提高木材的利用价值、有效利用劣质和废弃森林资源及农业废弃物、减轻环境与能源压力的全新途径。本文综述了木质资源液化的研究开发与现状。     

低碳经济视角下河南林木生物质能源发展策略

低碳经济作为一种新的发展模式用于指导林木生物质能源发展,是改善能源结构,实现社会经济可持续发展的有效途径。文章分析了低碳经济和林木生物质能源的内涵及两者之间的关系;论述了河南省林木生物质能源资源总量、分布;主要林木生物质能源树种开发利用现状及存在的主要问题;从资源调查评价、开展战略研究、制定相关政策、加大研发力度、启动示范工程等方面分析了低碳视角下河南省林木生物质能源资源现状、趋势及发展对策。     

Developing Sustainability Indicators for Woody Biomass Harvesting in the United States

Bioenergy production has increased significantly in the last decade, and recent legislative efforts such as the discussion draft for the American Clean Energy and Security Act of 2009 and the Energy Independence and Security Act (EISA) of 2007 Energy Independence and Security Act. (2007). H. R. 6: 110th United States Congress. http://frwebgate.access.gpo.gov/cgi-bin/getdoc.cgi?dbname=110_cong_bills&docid=f:h6enr.txt.pdf (http://frwebgate.access.gpo.gov/cgi-bin/getdoc.cgi?dbname=110_cong_bills&docid=f:h6enr.txt.pdf)  [Google Scholar] are expected to encourage even more growth. The growing demand for bioenergy will necessitate production of large quantities of woody biomass and plant residues if it is to be met. However, concerns are being raised as to how increased pressures will affect the sustainability of woody biomass. In order to avoid potential pitfalls and ensure the sustainability of wood-based bioenergy systems, a set of sustainability indicators needs to be developed. Some of these indicators can be based on standards similar to those developed for sustainable forest management, energy balances, greenhouse gas emission reductions, and existing codes and guidelines for biomass harvesting. This article discusses a potential set of sustainability indicators encompassing ecological, economic, and social principles for harvesting woody biomass for bioenergy. The extent to which existing standards and certification systems reflect these indicators is elaborated upon. Methods for making these standards operational are also suggested.     

中国林木生物质能源潜力测算及变化趋势

基于各省份林业统计数据,文中利用自下而上分析方法测算了中国林木生物质能源的资源潜力,并对变化趋势进行分析。结果表明:1993—2013年中国林木生物质能源资源潜力由0.78亿t标准煤增长到1.05亿t标准煤,20年间增长了34.62%;从资源构成来看,灌木平茬剩余物和采伐剩余物是林木生物质能源的主要供给来源;从区域变化来看,不同省份资源潜力呈现明显差异,但全国平均水平的逐步提高并非个别省份资源潜力大幅度提高使然,而是绝大部分省份资源潜力的共同增长促成了平均水平的连年提高。     

内蒙古乌审旗林木生物质能源发电现状及发展对策的探讨

针对内蒙古乌审旗毛乌素生物热电厂利用生物质原料发电的调研结果,阐述了林木生物质能源发电的现状,对林木生物质能源发电的可行性、发展优势和目前面临的问题进行了探讨,为进一步利用和发展林木生物质能源发电,解决沙漠地区能源短缺问题提供借鉴。     

生物质酸水解副产物对糖液酵母发酵制备燃料乙醇的影响

研究了生物质原料酸水解副产物甲酸、乙酸、糠醛等对耐高温酿酒酵母发酵性能的影响.结果表明:耐高温酿酒酵母可耐受甲酸、乙酸、糠醛的最大质量浓度分别为2.0、5.0、8.0g/L;生物量和甲酸质量浓度(0～3.0 g/L)几乎表现为线性关系,且随甲酸质量浓度增大而下降.3种抑制剂对耐高温酿酒酵母发酵生产燃料乙醇的抑制性由大到...     

蒸汽预处理玉米秸秆酶水解速率下降的因素分析

为评价导致纤维素酶水解速率下降的因素,以底物质量浓度为50 g/L葡聚糖及酶用量为20 FPIU/g滤纸酶活和10 IU/g β-葡萄糖苷酶活的蒸汽预处理玉米秸秆酶水解为研究对象,探讨了影响酶水解速率的潜在因素,包括物料反应性能、纤维素酶非特异性吸附、酶失活及终产物抑制。结果表明：酶用量40 FPIU/g条件下酶水解6 h及12 h后,蒸汽预处理玉米秸秆的物料反应性能分别下降了16.0%及23.7%,然而,在酶用量为20 FPIU/g时,物料反应性能的下降对酶水解速率的影响极其有限;酶解木质素的添加使得1 h酶解上清液中酶蛋白浓度降低了20.8%,但初始酶水解速率并未显著降低,即木质素对纤维素酶的非特异性吸附对酶水解速率影响不大;两段酶水解中纤维素酶的更新使得7h酶水解速率由一段酶水解中的1.30 g/(L·h)提高至1.83 g/(L·h);两段酶水解中终产物的去除则使得7 h酶水解速率提高至4.76 g/(L·h),是一段酶水解中7 h酶水解速率的3.66倍。综合而言,酶失活及终产物抑制对酶水解速率影响较大,其中终产物抑制是导致蒸汽预处理玉米秸秆酶水解速率降低的关键因素。