我國甘蔗資源整體利用狀況分析

1、我國甘蔗資源整體利用狀況分析甘薦是甘蔗屬的總稱，是禾本科單子葉植物中甘蔗原產(chǎn)于印度，現(xiàn)廣泛種植于熱帶及亞熱帶地區(qū)。我國是僅次于巴西和印度的世界第三甘蔗種植大國，甘蔗作為大宗的糖料經(jīng)擠作物，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。我國的主產(chǎn)蔗區(qū)，主要分布在熱帶、亞熱帶地區(qū)包括廣西、廣東、臺灣、福建、四川"云南.江西、貴州、湖南*浙江.湖北等省、自治區(qū).又因其顏色.形狀*用途、產(chǎn)地不同，而分為紅査、紫蔗、竿應(yīng)、茅蔗、臘蓋、暑蔗.昆侖蔗等類.目前我國市場上常見是紅甘蔗和白甘蔗。由于甘蔗產(chǎn)鼠高,易于種植.很受我國農(nóng)民的歡迎奧甘蕊皮杲含有大量的纖維素、木質(zhì)素、半纖維素等天然高分子物質(zhì)，是一種重要的可再生生物

2、質(zhì)資源*我國每年產(chǎn)生的庶渣可達2040多萬噸叫蔗渣產(chǎn)量巨大，價格低廉，但它的利用率還很低，目前除少気用于造紙、成為農(nóng)家堆肥和牲畜的飼料生產(chǎn)等外”絕大部分被作為燃料燒掉或廢棄，造成植物資源的巨大浪費，還嚴重污染壞境。如能好好利用，不僅可以減輕環(huán)境污染，還可以緩解資源短缺的問題也可以減輕糖廠的經(jīng)濟負擔，具有重要的現(xiàn)實意義。甘蕊被榨汁以后，剰下了甘蔗皮和甘陳渣口甘蔗皮的主要成分有；纖維素、半纖維素r木質(zhì)素*果膠、脂蠟質(zhì)纖維素（Cellulose是一種天然高分子化合物，由葡萄糖組成的大分子多糖，不溶于水及一股有機溶刑h纖維素是植物細胞壁的骨架物質(zhì)。纖維素是自然界中分布最廣、含螯最多的一種多糖，占植物界

3、碳含量的50憫以上。甘麓皮中的纖維秦含量300%,不同生長年份或者不同部位的甘藍皮*纖維素含量也不同。纖維素杲不溶丁水的均一聚糖，其化學結(jié)構(gòu)為L4-3-D-毗喃式水聚葡萄糖，化學結(jié)構(gòu)分子式（C6H10O）n（n為聚合度），含碳44.44%,氫6.17%,氧49.39%三種元素組成，分子結(jié)構(gòu)下圖12卩°】所示。圖12纖維素分子結(jié)構(gòu)式纖維素大分子的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元每一個葡萄糖基環(huán)內(nèi)含有3個超基（OH）,位于葡萄糖基環(huán)的2,3,6位，其中第6位上的包基為伯醇包基，而第2、3位上的輕基為仲醇起基。這些輕基的存在直接影響到纖維素的化學性質(zhì)，如纖維素的酣化、醛化、氧化、接枝共聚等反應(yīng)，以及纖維素分子

4、之間的氫鍵作用。這些務(wù)基形成分子內(nèi)氫鍵或分子間氫鍵，使纖維素具有吸水性，吸水率達812%。半纖維素（Hemicellulose）與纖維素一樣，也是脫水糖基的聚合物，是植物細胞壁的成分之一，約占20-30%.半纖維素是構(gòu)成植物細胞初生壁的主要成分之一，它與伸展蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白、壁酶、纖維素和果膠等一起構(gòu)成具有一定硬度和彈性的細胞樂。半纖維素約占20-30%,大部分可溶于堿，通過加熱或NaOH浸泡處理都可除去半纖維素。木質(zhì)素（Lignin）是具有芳香族特性的、非結(jié)晶的、三維空間結(jié)構(gòu)的高聚物，其基本單元為苯基丙烷，彼此以髓鍵（COC）和碳-碳鍵（C-C）鏈接。其中有2/3以上的苯丙烷以醛鍵連接，其余的

5、為碳碳鍵。根據(jù)苯基結(jié)構(gòu)上的差異，可以把苯基丙烷單元分成三種見圖l-3u，,o甘蔗渣中木質(zhì)素苯丙烷結(jié)構(gòu)上帶有更多的輕甲基卩2】。木質(zhì)素填充于纖維素構(gòu)架中以增強植物體的機械強度，它的強度比纖維素弱，但能提供剛度并改善耐久性。r度比纖維素弱，但能提供剛度并改善耐久性。rOCHjCHa愈瘡木基丙烷(G)OCHy紫丁香基丙烷（S）OH對羥苯基丙烷（H）圖1-3三種苯基丙烷分子結(jié)構(gòu)式果膠（Pectin）是一組聚半乳糖醛酸。在適立條件下其溶液能形成凝膠和部分發(fā)生甲氧基化，其主要成分是部分甲酯化的a1.4D聚半乳糖醛酸。果膠存在于植物的細胞壁和細胞內(nèi)層，為內(nèi)部細胞的支撐物質(zhì)。果膠可分為熟果膠和生果膠，熟果膠具

6、有水溶性，生果膠不溶于水。按果膠的組成可有同質(zhì)多糖和雜多糖兩種類型：同質(zhì)多糖型果膠如D半乳聚糖、L阿拉伯聚糖和D半乳糖醛酸聚糖等；雜多糖果膠最常見，是由半乳糖醛酸聚糖、半乳聚糖和阿拉伯聚糖以不同比例組成，通常稱為果膠酸。甘蔗皮是制糖工業(yè)的主要副產(chǎn)品，是甘蔗機械壓制后所剩的主要部分，屬于農(nóng)業(yè)固體廢棄物中的一種，其成分與木質(zhì)材料相差不多，可以作為替代部分木材的原料。甘蔗渣中纖維素占甘蔗渣總干質(zhì)量的30%40%,半纖維素占甘蔗渣總千質(zhì)量的20%左右。甘蔗渣是大筆非常集中而又數(shù)量較多的資源，但是如果不經(jīng)過私學的加工處理，這些資源也將無法作為能源再加以利用。與作物秸稈相比，甘蔗渣的農(nóng)藥殘留量很低，但其木

7、質(zhì)化程度高，有機物消化率只有20%»25%。甘蔗渣的體積密度較小，糖廠一般長進行預(yù)干燥后壓緊打包處理，即使暈經(jīng)過這樣處理，這些甘蔗渣都會占用大量的庫存空間，并且還要注意防潮防火等管理。所以開發(fā)利用蔗渣資源，不但可以提高糖廠的經(jīng)濟效益，還可為其他行業(yè)提供大最的資源，對許多行業(yè)均具有重大意義。1甘蔗渣纖維用作環(huán)保材料<(1) 甘蔗渣制漿造紙h由于甘蔗瀆的化學成分與木材相差不大可以進行制漿造紙，這也是利用甘蔗渣的較早的方法。VanHeiningen1'31等人提出與生物煉制相結(jié)合制漿造紙模式，即在原料制漿前預(yù)抽提半纖維素，分離后用于生產(chǎn)其他高附加值產(chǎn)品，殘余固體殘渣繼續(xù)用于制

8、漿造紙。目前已有成熟的技術(shù)利用甘蔗渣作為木材的替代原料生產(chǎn)紙杯原紙、全降解紙質(zhì)農(nóng)用地膜、紙質(zhì)餐飲用具。其中全降解紙質(zhì)農(nóng)用地膜是利用100%截渣漿，既能回收用于造紙，又能自然降解，能解決多年來使用聚苯乙烯餐飲具造成的白色污染問題，被認為是最有前途的新成果：用甘蔗渣制成的餐飲用具有較高的白度和緊密度，耐溫耐油性能良好，無毒無味，三個月內(nèi)可完全降解，生產(chǎn)過程無三廢污染，且生產(chǎn)成本大大低于紙漿模塑快餐盒。這種以甘蔗渣為原料的綠色餐具，為新興的環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了優(yōu)良條件。(2) 甘蔗渣生產(chǎn)高密度復(fù)合板由于蔗渣比重小，纖維質(zhì)量好，制得的板材強度高，重量輕而生產(chǎn)的板、型材均不受生物的侵害，吸水率低，不受海水

9、的腐蝕，防火性能好，有良好的阻燃性能，有良好機械加工性能和裝飾性能，適用于家具、建筑車廂、船舶、包裝箱等制作行業(yè)。產(chǎn)品有很強的可塑性，替換不同的模具或模板，直接生產(chǎn)出各種各樣的板材和型材，有極大的市場價值。UmemuraM】等人研究帶有殼聚糖的甘蔗渣芯板的表征特性發(fā)現(xiàn)其強度髙且優(yōu)于其他的板材。高密度復(fù)合材料技術(shù)的實現(xiàn)不僅解決了農(nóng)業(yè)廢棄物和城市廢棄物的污染排放問題，還節(jié)省了有限的林業(yè)資源,必將對我國的21世紀的環(huán)保產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響。（3）甘蔗渣生產(chǎn)包裝材料在緩沖包裝領(lǐng)域中，EPS（泡沫聚苯乙烯）泡沫塑料制品由于優(yōu)越的包裝性能以及低廉價格成為包裝材料、防震內(nèi)襯的首選產(chǎn)品，并大量應(yīng)用在家用電器、精密

10、儀器等包裝上。然而EPS泡沫塑料緩沖包裝材料在自然條件下不能分解，環(huán)境嚴重污染，已成為加劇世界環(huán)境危機的嚴重公害。因此，開發(fā)新型可降解及可綜合利用的、符合環(huán)保要求的綠色緩沖包裝材料是非常必要的鄒君等人研究以蔗渣纖維為主要原料，通過對蔗渣進行閃爆處理，加入膠粘劑、發(fā)泡劑、助劑，攪拌均勻并加熱發(fā)泡，定型干燥后制備了性能良好的綠色緩沖包裝材料。利用蔗渣研制緩沖包裝材料，不僅拓寬了蔗渣的使用領(lǐng)域，更好地利用地方資源，而且研制的產(chǎn)品是環(huán)境友好產(chǎn)品，利于環(huán)境保護和生態(tài)平衡，具有明顯的社會效益。甘蔗渣中含有纖維素和半纖維素，通過水解可以生成己糖和戊糖，糖類發(fā)酵可制取燃料乙醇。巴西是世界上種植甘蔗最大的生產(chǎn)國

11、，作為一種熱帶植物，巴西每年生產(chǎn)的甘蔗從2004/2005年的387萬噸增長到2008/2009年的570萬噸【.而巴西60%的甘蔗都被用作生產(chǎn)乙醇，強調(diào)了這種作為對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展起到了重要作用門】甘蔗制取乙醇的過程中的關(guān)鍵是控制水解反應(yīng)，以獲得高的單糖收率。目前，國內(nèi)微晶纖維素的生產(chǎn)都是采用棉、木漿粕為原料甘蔗渣如果能被利用替代棉、木漿粕生產(chǎn)價格較高的微晶纖維索，不僅為甘梵渣的綜合利用提供一條新途徑，而且還能創(chuàng)造較高的經(jīng)濟效益。羅素娟I同研究了利用甘戰(zhàn)漿粕制備微品纖維素的生產(chǎn)工藝。此生產(chǎn)工藝先進可靠，經(jīng)濟效益顯著，具有較高的開發(fā)價值。1甘蔗渣制備活性炭甘就渣是一種有機物，而有機化合物通過加熱處

12、理，分解后即可得到炭。炭材料的原料多種多樣，可用植物桿莖等有機物來制備，隨著炭材料的發(fā)展，應(yīng)用的原料來源也越來越廣，凡是有機物都可應(yīng)用，甘蔗渣也在其中。近年來，國外學者報道了甘蔗渣經(jīng)過酸漫泡活化后，在6047009溫度下炭化制取活性炭的方法W并用于城市垃圾滲濾液的活性炭吸附處理，發(fā)現(xiàn)對垃圾滲濾液中腐植酸的去除效果較好。也有學者將活性炭用于對重金屬廢水的吸附處理，取得了較好的去除效果】。Valix1211通過低溫的化學處理將硫固定到蔗渣生產(chǎn)的活性炭上，用硫酸處理，并用C02在900U進行物理活化，發(fā)現(xiàn)可以提高活性碳的吸附性能。國內(nèi)外的研究表明，利用甘蔗渣可以制取吸附性能較好、比表面積大和碘值高的

13、活性炭。但是，蔗渣活性炭在使用過程中存在吸附穩(wěn)定性不好、強度不高，影響吸附性能和使用壽命的情況。因此，選擇合適的活性炭工藝制取強度高和吸附穩(wěn)定性好的蔗渣活性炭是解決甘庶渣實際應(yīng)用最關(guān)鍵的問題。甘蔗渣生產(chǎn)畜禽飼料及堆肥甘蔗渣一般含水分10%>20%,木質(zhì)素約20%.有人認為，甘蔗渣作為動物的飼料是不合適的，動物消化甘蔗渣所耗的能量比動物從甘蔗渣所獲得的能童還多。而甘蔗渣經(jīng)過處理后可以作為反芻動物的飼料，各國畜牧人員通過夬量試驗,找到了充分利用這一資源的方法，部分解決了冬春季節(jié)反芻動物缺料的問題。具體方法有：甘蔗渣糖化法，甘蔗渣青貯，甘蔗渣堿化法，甘蔗尾葉堿化法【血。堆肥即簡單地讓甘蔗渣在潮濕的情況下自然發(fā)酵腐爛，然后經(jīng)過簡單的處理作為一種農(nóng)用肥料。但在堆肥過程中要注意環(huán)境保護，對潑出液和氣體都