金属盐强化乙醇预处理和添加剂联合对杨木酶解的影响

农林废弃物的生化转化是木质纤维类生物质能源化利用的重要手段之一。其中,木质纤维素是生物质能源最重要的形式,通过生化转化将木质纤维素转化为可发酵糖,进而转化为燃料乙醇和化学品,是生物炼制的重要途径之一。该研究以杨木为研究对象,采用不同金属盐强化的乙醇溶液对杨木进行预处理,探究不同金属盐（FeCl₃、CrCl₃、CuCl₂、FeCl₂、ZnCl₂、MnCl₂、MgCl₂、CaCl₂ NaCl和LiCl）强化乙醇预处理对杨木组分和酶解效果的影响,同时在酶解段进行不同种类添加剂（吐温80、茶皂素、牛血清白蛋白和木聚糖酶）的添加,探究不同金属盐强化乙醇预处理和不同添加剂联合对杨木酶解效率的影响,从而得到杨木酶解最优的金属氯化物和添加剂组合。结果表明：金属盐强化乙醇预处理能显著去除半纤维素和木素,破坏杨木原料的致密结构,提升预处理底物中纤维素含量,暴露更多可接触位点,提高酶对纤维素的可及性,其中三价和部分二价金属盐（过渡金属盐）强化乙醇预处理能一定程度地提升酶解效果,获得较高的葡萄糖得率。添加剂的加入可不同程度的提升酶解速度、缩短酶解时间,并提升预处理样品的最终葡萄糖得率,其中在吐温80的作用下,FeCl₃强化的乙醇预处理后杨木酶解可获最高葡萄糖得率达93.44%,该研究结果可为农林废弃物利用提供参考。     

木质素对木质纤维素降解性能的影响

木质素影响木质纤维素降解性能,明确木质素影响木质纤维素降解的程度和机理,对于植物基因改造、纤维素酶基因改造/筛选、预处理工艺优化均具有重大意义。但是由于木质素和木质纤维素结构的复杂性,木质素对木质纤维素影响的程度和机理尚无定论。该文综述了关于目前研究主要集中在木质素的含量和结构对木质纤维素降解性能的影响上,初始木质素含量和残留木质素含量对同物种和不同物种木质纤维素降解性能的影响;木质素单体比例(syringyl units/guaiacyl units)、键连方式、官能团对木质纤维素降解性能的影响;纯化木质素对木质纤维素降解性能的影响。该文为木质素对纤维素降解性能的影响的相关研究工作提供指导。     

木质颗粒燃料锅炉替代燃油燃气锅炉效益分析

为探讨木质颗粒燃料应用的效益,该文通过对比分析常规能源和木质颗粒燃料的单位能价及典型锅炉实际运行成本,在民用、工业锅炉领域,木质颗粒燃料的综合运行成本为燃油的32.95%、燃气的67.41%,仅替代现有燃油热水锅炉拥有量的1%,每年将节约运行费用60亿元,替代等量燃气锅炉每年将节约14.25亿元,并且将减排温室气体（CO2）440万t。在环保要求高的大中城市或者旅游区,推广这种木质颗粒燃料,将产生巨大的经济效益和环保效益。     

船员的困扰为未来生物燃料提供希望

几个世纪以来,海员被蛀木水虱所困扰,它可摧毁船员的船只,而且这些生物会继续损坏木质码头及沿海带的码头。但是,纽约大学和朴茨茅斯的BBSRC可持续生物能源中心的科学家最新研究发现这些微小的海洋微生物是如何分解不易吸收的物质,研究人员通过调查在蛀木水虱中表达的基因,已经证明蛀木水虱的消化系统含有一种能够调控由木材和稻草转化为液体生物燃料的关键酶。     

有机物料对平邑甜茶实生苗根系呼吸强度的影响

研究了几种有机物料对一年生平邑甜茶实生苗吸收根、生长根、褐色木质根呼吸强度的影响。结果表明,不同有机物料对三类根呼吸强度提高的程度不同,夏季为鸡粪>羊粪>花生秧处理;秋季羊粪>鸡粪>花生秧处理。整株根系呼吸强度,夏季鸡粪、羊粪和花生秧处理分别比对照提高56%、31%和25%;秋季羊粪比鸡粪处理高19%。吸收根、生长根和褐色木质根呼吸强度差异显著,夏季吸收根呼吸强度是褐色木质根的2～3倍、秋季为2～2.4倍;生长根呼吸强度是褐色木质根的1.5～1.9倍、秋季为1.3～1.7倍。白色根(吸收根与生长根之和)与褐色木质根各自的总呼吸量占整株根系呼吸量比例随季节变化而不同,夏季白色根所占比例超过50%,秋季褐色木质根呼吸量所占比例达68%～80%,在整株根系呼吸量中占主导地位。     

我国能源草发展的主要问题与对策

生物质能是仅次于石油、煤炭和天然气位居世界第四位的能源,而能源草被认为是最有发展潜力的生物质能源材料之一,以生长速度快、生物量大、抗逆性强、适应性广并适宜在边际土地种植等特点,具有广阔的发展前景。我国对能源草的开发利用研究尚处于初级或空白阶段,能源草的发展存在品种资源缺乏、基础科研投入不足、缺乏政策支持、农民种植积极性不高、收集和贮运方面的经验不足、关键技术缺乏、可能对生态系统产生负面影响等问题。为此,提出了促进我国能源草发展的对策与建议:加大政策支持力度,明确产业发展方向;加大科研投入,加强科学研究,突破关键技术;强化示范项目带动战略;加强国际交流合作;注意生态保护。     

麻风树生理生态学研究

麻风树是一种具有多种用途的灌木,因其种子富含的油脂可以转变为生物柴油,所以成为一种很有潜力的生物质能源作物。麻风树的研究最先开始在其药用价值上,随着世界能源物资的逐渐短缺,人们开始四处搜寻可替代能源,麻风树种子油的优良特性,引起世界各国的高度关注,对麻风树各方面的研究也越来越多。就现有文献报道看来,研究主要集中在种质资源遗传多样性评价,组织培养方面,对种子油的研究也有一些报道。但这些研究还不够全面透彻,因此本文就麻风树的自然分布环境状态、受环境影响的生物学特性、栽培及技术措施的应用、受环境因素影响的遗传多样性变化以及生理生化变化等方面的研究进行了总结。对目前科学研究及产业发展方面所存在的问题及解决方法提出了建议。     

高含氮木质废弃物热解气化特性研究

为了考察高含氮木质废弃物的气化特性,在热重-质谱-红外联用装置与固定床装置上进行了Ar和Ar+O2气氛下高含氮木质废弃物和木粉的热解气化试验,研究了2种原料热解气化过程和产物的异同。结果表明:2种原料的热解气化失质量和失质量速率曲线整体一致,阶段划分较为类似,但高含氮木质废弃物挥发分析出峰值出现的温度低于木粉15～20℃,失质量速率峰值为木粉的70%左右;2种原料热解气化产物主要成分整体上较为类似,但高含氮木质废弃物热解气化产物中CH4浓度明显高于木粉;高含氮木质废弃物气化产生含氮气体污染物高于木粉,固定床试验中产生的NH3浓度为木粉的147倍。该文结果可为高含氮木质废弃物的处理和高效资源化利用提供参考依据。     

大兴安岭火烧森林生态系统粗木质残体持水特征

为了解大兴安岭火烧森林生态系统中粗木质残体(CWD)的持水特征,以1987年受到不同强度火烧的森林生态系统为研究对象,运用浸泡模拟法研究了粗木质残体的吸水过程和持水能力。结果表明:(1)粗木质残体在吸水过程中随着浸泡时间的推移,其持水能力和持水率均随着腐烂等级的升高而增加,在浸泡吸水过程中粗木质残体的持水量(Q)随着浸泡时间(t)的增加而增加,两者的关系可用Q=aln t+b来拟合;粗木质残体的持水能力(Q′)与腐烂等级(x)的关系可用方程Q′=ex2+fx+g来拟合。(2)浸泡过程中粗木质残体的吸水速率(V)随着浸泡时间(t)的增加而呈下降的趋势,两者的关系可用V=ktn来拟合。(3)轻度火烧森林生态系统粗木质残体的储量为(10.89±0.62)t/hm2,饱和持水量为(14.46±0.96)t/hm2;重度火烧森林生态系统粗木质残体的储量为(5.37±0.29)t/hm2,饱和持水量为(10.11±0.23)t/hm2。     

膨化预处理玉米秸秆提高还原糖酶解产率的效果

为了提高玉米秸秆的可发酵还原糖转化率,采用膨化技术对玉米秸秆木质纤维素进行预处理。扫描电镜观察,玉米秸秆的纤维束受到破坏,木质素包裹作用减弱,纤维素酶的空间作用面积提高。红外光谱分析表明有部分半纤维素和少量木质素水解;X射线衍射测定纤维素结晶度降低了12.68%。通过进一步纤维素酶解试验,与未处理的相比膨化处理后原料酶解时间可缩短16 h,未经膨化处理原料还原糖的酶解产率为13.48%,膨化处理后原料还原糖的酶解产率可达24.91%。结果表明,膨化预处理技术可明显提高玉米秸秆木质纤维素的能源化利用效率。该     

长江上游暗针叶林生态系统CWD水文效应研究

 粗木质残体(CWD)对于长江上游暗针叶林生态系统水管理具有极其重要的作用。通过研究表明:长江上游暗针叶林生态系统的CWD总量是101.74m3/hm2,它的组成体———倒木和站杆在不同演替阶段的容积和腐烂程度是明显不同的,随演替递进,程度加大,分布呈正态分布。CWD的腐朽级以处于第Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级为主,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级的倒木、站杆和总的CWD蓄积量分别占倒木、站杆和粗木质残体总蓄积量的86.12%,78.40%和79.65%,CWD的吸湿和脱湿过程是时间的指数函数。随着腐烂程度降低,CWD的持水能力也降低。Ⅰ级粗木质残体的天然和饱和的持水能力是100%,Ⅴ级能分别达到它本身干———湿状态的35～75倍,倒木的持水性大约是站杆的10倍。暗针叶林生态系统的天然粗木质残体,能够截持7.41mm的降雨量,饱和粗木质残体能够截持9.91mm的降雨量。     

玉米秸秆蒸汽爆破用于厌氧发酵的技术评价

蒸汽爆破可破坏木质纤维素结构,提高纤维素、半纤维素的转化利用率,是秸秆类物质利用的一种有效预处理方式。作者研究了玉米秸秆蒸汽爆破处理及其厌氧发酵过程中的能量平衡关系,结果表明相同维压时间下蒸汽爆破处理后玉米秸秆厌氧发酵过程中的能源转化率随着压力增大而增大,而在相同压力条件下均在90 s维压时间时得到最大能源转化率。玉米秸秆蒸汽爆破后在常温条件下厌氧发酵的最小和最大能源转化率分别为8.39%和11.68%,是对照组的1.38倍和1.92倍。但对蒸汽爆破玉米秸秆厌氧发酵的增量效益-费用比分析表明,因玉米秸秆蒸汽爆破处理而引起厌氧发酵产气量增加所形成产气的能量增加量小于蒸汽爆破处理所消耗的能量,从能量转换角度来说蒸汽爆破并不是玉米秸秆厌氧发酵的最经济处理方式。     

退耕还林农户经营非木质林产品的技术效率分析

为了研究退耕还林农户经营非木质林产品的技术效率,该文利用四川省雅安市235户退耕还林农户经营非木质林产品的投入产出数据,考虑农户经营非木质林产品的技术异质性,以种苗投入强度和劳动力投入强度作为技术类别的条件变量,建立超越对数形式的潜类别随机前沿模型,分析退耕还林农户经营不同类别非木质林产品的技术效率,结果表明,退耕还林农户经营的非木质林产品存在林下养殖与药材类、水果与木本药材类、林下粮菜类、干果类4个技术类别,各技术类别的技术效率从高到低依次为林下养殖与药材类、水果与木本药材类、干果类和林下粮菜类,要素投入产出弹性不同是农户经营非木质林产品分成不同技术类别的主要原因。研究结果可为保持或促进退耕还林工程的成果提供依据。     

功能菌剂对堆肥中木质纤维素降解的影响

以鲜牛粪和稻草为材料进行好氧堆肥,主要研究了接种木质纤维素降解菌对堆肥过程中木质纤维素降解酶活性、木质纤维素降解菌数量动态及木质纤维素降解率变化的影响。结果表明,接菌处理使堆肥在第3 d进入高温期,并维持45℃以上高温长达20 d(自然堆肥为14 d)。接菌处理堆肥中的木质纤维素酶活性在各个时期均高于自然堆肥,其中羧甲基纤维素酶、滤纸酶和半纤维素木聚糖酶活性最大值分别为1 120、268、1 681 U/L,高出自然堆肥959、209、1 459 U/L;漆酶活性在第18和31 d出现两次峰值,分别为4 666和3 666 U/L,而自然堆肥的漆酶活性在第18 d出现一次明显峰值,仅为1 700 U/L。接菌处理的木质纤维素降解菌数量在堆肥各个时期均高于自然堆肥;堆肥结束时,接菌处理堆肥中木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别高于自然堆肥14.33%、31.31%和19.57%。以上结果表明,加入木质纤维素降解菌可明显提高堆体温度,延长堆肥高温期,增加堆肥中木质纤维素降解菌数量,提高相关酶活性和木质纤维素降解率,可以考虑将其进一步应用于较大规模的牛粪堆肥处理或其他禽畜粪便的堆肥处理。     

叶子花的扦插繁殖技术研究

研究生长素种类、浓度及插条成熟度对叶子花扦插成苗的影响。结果表明,NAA、IBA及二者等质量配合对叶子花当年生完全木质化插条生根具有显著促进作用;生长素单独使用时,以IBA100mg/L、NAA200mg/L处理生根成苗效果好,二者配合使用则以(NAA IBA)100mg/L的处理生根成苗效果好,插条生根率分别达到91.6%、90.0%和95.8%,不定根数分别为10.3条、15.0条和10.6条。半木质化插条成活率高于当年生完全木质化插条,而完全木质化插条的平均生根率、平均根数均高于半木质化插条,两种成熟度的插条适宜的NAA浓度均为200mg/L。     

四种含木质纤维素原料在牛粪液中的酸化

为了有效转化木质纤维素原料,提高其资源化、能源化利用潜力,研究了干稻秸、玉米秸、草坪草、新鲜状态玉米秸和风干玉米秸这4种木质纤维素原料在牛粪液环境中的酸化发酵规律。监测发酵过程,以质量减少率分析了原料降解效率,以溶解性化学需氧量(soluble chemical oxygen demand,SCOD)评价酸化产物的积累。结果表明,4种原料在牛粪液中的降解效果明显,规律不同。草坪草的质量减少最快且最多,质量减少率为73.25%。稻秸在10d时与草坪草质量减少率均达到50%,总质量减少率为72.01%。鲜玉米秸在18d时质量减少率为68.36%,接近草坪草和稻秸,总质量减少率为71.64%。干玉米秸总质量减少率最低,为57.6%;木质纤维素总量的降解效率依次为:稻秸>草坪草>鲜玉米秸>干玉米秸。其成分中,各原料半纤维素的降解效率最好,其次为纤维素和木质素;干、鲜玉米秸产生有机酸种类和数量较多,稻秸、草、鲜玉米秸、干玉米秸的产生挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)总量最大值依次为3.91、0.54、7.16、10.99g/L。将酸化产物作为厌氧发酵原料角度分析,稻秸和草坪草在酸化过程中可实现SCOD积累,对厌氧发酵有利,而干、鲜玉米秸的酸化作用对厌氧发酵不利。     

高温焚烧对秸秆灰渣磷、钾养分变化的影响

生物质能是我国仅次于煤炭、石油和天然气的第4位能源资源,是可再生能源的一部分,在能源系统中占有重要地位[1]。农作物秸秆作为一种生物质能,也是我国广大农村中重要能源之一[2]。如何合理利用秸秆这一类生物质能已成为研究的热点[3]。自1988年丹麦建成世界第一座秸秆发电厂后,秸秆发电已成为秸秆能源化利用的新途径[4],目前,秸秆发电技术在发达国家如美国、欧洲、日本等已广泛采用。受世界能源危机的影响,近两年,我国许多省市引进国外技术,开始陆续上马秸秆发电建设项目。然而,秸秆发电过程中,会产生约占秸秆量15%左右的灰渣,由于发电厂秸…     

木质纤维素原料厌氧生物降解研究进展

分析了木质纤维素原料生物降解特性的分析,重点从两个方面介绍了利用这种原料进行厌氧生物降解产沼气的研究进展:原料预处理技术,包括物理处理、化学处理、生物处理以及热处理技术;厌氧发酵工艺,包括单相发酵和两相发酵工艺,以及混合原料发酵工艺,并简要探讨了木质纤维素原料厌氧生物降解进一步的研究和发展方向。     

木质纤维素降解菌剂DN-1促进堆肥腐熟度的评估

为提高堆肥中木质纤维素降解效率,促进堆肥腐熟进程,主要采用红外光谱法(FTIR),同时结合堆肥温度、种子发芽率及木质纤维素含量变化,研究了添加木质纤维素降解菌剂DN-1对堆肥腐熟的促进作用。结果表明,加入菌剂使堆肥在45℃以上高温期持续20 d,比自然堆肥高温期延长6 d;堆肥结束时,添加菌剂堆肥的种子发芽指数为93.3%,自然堆肥仅为56.7%;菌剂堆肥中木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别为42.54%、62.57%和67.14%,分别高出自然堆肥14.33、31.31、19.57个百分点。红外光谱变化反映了堆肥过程中木质纤维素、多糖、脂肪和酰胺等成分的减少及芳香结构成分的增加,为菌剂DN-1促进堆肥中有机成分的转化和腐熟进程提供了有力的直接证据。菌剂DN-1具有很好地促进堆肥中木质纤维素降解和提高堆肥腐熟度的潜力,可以将其进一步应用于较大规模的堆肥处理。     

木质纤维素乙醇发酵研究中的关键点及解决方案

该文综述了近年来木质纤维素材料发酵生产乙醇的研究进展，提出了在木质纤维素原料发酵生产乙醇过程中的两大关键点，一是减少和消除原料预处理过程中抑制物及其有害影响；二是含木糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖等多种物质的混合物同时作为底物的乙醇发酵。在对已有研究结果比较和分析基础上，提出相应的解决方案。首先要采取综合的预处理过程，达到提高木质纤维素水解率的同时减少发酵抑制物；然后是提高发酵菌种对混合糖底物的利用能力和发酵生成乙醇的能力以及对抑制物的耐受性，以提高木质纤维素发酵生产乙醇的转化率。