生物質(zhì)能利用技術(shù)

1、1生物質(zhì)能利用新技術(shù)-秸稈回收2015年年10月月23日日 秸稈的秸稈的簡介簡介 秸稈是成熟農(nóng)作物莖葉（穗）部分的總稱。通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油菜、棉花、甘蔗和其它農(nóng)作物（通常為粗糧）在收獲籽實秸稈后的剩余部分。 農(nóng)作物光合作用的產(chǎn)物有一半以上存在于秸稈中，秸稈富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機(jī)質(zhì)等，是一種具有多用途的可再生的生物資源 秸稈的主要成分是纖維 ，主要集中于細(xì)胞壁， 細(xì)胞壁含量占 70% 以上， 由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素組成；酸性洗滌纖維由纖維素和木質(zhì)素組成。秸稈資源的分布秸稈資源的分布50%以上的秸稈資源集中在四川、河南、山東、河北、江蘇、湖南、湖北、浙江等 9省，西北地區(qū)和

2、其它省份秸稈資源分布量較少。稻草主要在長江以南的諸多省份，而小麥和玉米秸稈分布在黃河與長江流域之間，以及黑龍江和吉林等省份。秸稈的利用技術(shù)秸稈的利用技術(shù) 制取可燃液化物 制取可燃?xì)饣?加工成顆粒燃料 加工粗飼料 直接作為燃料 就地焚燒（最常見卻最不可取的）秸稈焚燒及危害秸稈焚燒及危害 我國秸稈資源大部分被作為農(nóng)戶生活燃料甚至在田間直接焚燒，造成嚴(yán)重的大氣污染，危害人體健康。破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成農(nóng)田質(zhì)量下降。秸稈制取可燃液化物秸稈制取可燃液化物-酒精酒精農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化為酒精的原理是將作為糖源的碳水化合物的聚合體纖維素、半纖維素與結(jié)構(gòu)復(fù)雜的木質(zhì)素分離，然后將其分解成可發(fā)酵性糖，再將混合的戊糖和己糖

3、轉(zhuǎn)化為乙醇。具體的工藝流程如下：秸稈秸稈預(yù)處理纖維素纖維素半纖維素半纖維素酸或酶水解單糖（五碳糖、六碳糖）單糖（五碳糖、六碳糖）發(fā)酵酒精酒精蒸餾 由于木質(zhì)纖維素組成成分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，生物降解時難以迅速進(jìn)行；另外，木質(zhì)素雖然對纖維素分解物質(zhì)（如酶等）反應(yīng)沒有阻礙作用，但它能阻止纖維素分解物對纖維素的作用，因此，為去除阻礙糖化和發(fā)酵的物質(zhì)，使纖維素更容易被降解和發(fā)酵，必須對農(nóng)作物秸稈進(jìn)行預(yù)處理。 預(yù)處理的主要目的是為了溶解和分離秸稈中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和其它可溶性物質(zhì)，使纖維素內(nèi)部氫鍵打開，以及進(jìn)一步打斷-1，4-糖苷鍵，降低聚合度，使剩余的固體物質(zhì)更易被化學(xué)或生物方法水解。目前，效果比較

4、好的秸稈預(yù)處理方法有蒸汽爆破法、酸預(yù)處理法、堿預(yù)處理法、濕氧化預(yù)處理法等。預(yù)處理工藝預(yù)處理工藝 水解水解 農(nóng)作物秸稈預(yù)處理后需進(jìn)行水解，其目的是破壞秸稈中纖維素和半纖維素中的氫鍵，將其降解成可發(fā)酵性糖：戊糖和己糖。一般常采用酸水解，但是酸水解需要大量的酸，對設(shè)備的腐蝕也很大，而且需要高溫高壓，且產(chǎn)物復(fù)雜，難于凈化分離。因此，現(xiàn)在采用溫和的酶水解已取代酸水解，即將經(jīng)過預(yù)處理秸稈中的纖維素用微生物產(chǎn)生的纖維素酶水解成葡萄糖。 下面介紹幾種先進(jìn)的酶水解技術(shù): 在適宜條件下，白腐菌的菌絲利用其分泌的超纖維素酶溶解秸稈表面的蠟質(zhì)，然后菌絲進(jìn)入秸稈內(nèi)部，并產(chǎn)生纖維素酶、半纖維素、內(nèi)切聚糖物、外切聚糖物，降

5、解秸稈中的木質(zhì)素和纖維素，使其成為含有酶的糖類。白腐菌降解農(nóng)作物秸稈白腐菌降解農(nóng)作物秸稈里氏木里氏木霉霉Rut-C30菌種降解菌種降解纖維素纖維素里氏木霉Rut-C30菌種是國際上公認(rèn)的產(chǎn)酶酶活高的菌種，經(jīng)嚴(yán)格的工藝，產(chǎn)生纖維素酶，經(jīng)汽爆的纖維在24h之間水解成葡萄糖，可以縮短生產(chǎn)時間。直接加入酶水解直接加入酶水解酶表現(xiàn)其催化活性不一定在生物體內(nèi)，只要外界有適宜的溫度和PH值，酶的活性就會發(fā)揮，所以可以采用直接加入纖維素酶將秸稈中纖維素水解為單糖。酶水解是生化反應(yīng)，與酸水解相比，可以在常壓下進(jìn)行，這樣可減少能量的消耗、設(shè)備簡單、污染小、并且由于酶具有較高的反應(yīng)選擇性，可形成單一產(chǎn)物，產(chǎn)率較高。

6、 發(fā)酵發(fā)酵 農(nóng)作物秸稈中的纖維素、半纖維素被分解成木糖、阿拉伯糖、葡萄糖等五、六碳糖之后，即可進(jìn)行發(fā)酵工藝。傳統(tǒng)的木質(zhì)纖維素發(fā)酵生產(chǎn)燃料酒精的方法有同時糖化發(fā)酵法，一般用釀酒酵母來進(jìn)行發(fā)酵，但釀酒酵母不能將預(yù)處理產(chǎn)生的木糖等戊糖轉(zhuǎn)化為乙醇，造成了木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化率較低的情況。 接下來為大家介紹幾種比較新的預(yù)處理農(nóng)作物秸稈發(fā)酵制取酒精的方法： 利用重組的大腸桿菌發(fā)酵利用重組的大腸桿菌發(fā)酵 美國佛羅里達(dá)大學(xué)的朗尼、英格拉姆發(fā)明了用重組的大腸桿菌作為發(fā)酵劑，把農(nóng)作物秸稈中的五碳糖直接制成酒精，否則秸稈中五碳糖不能轉(zhuǎn)化為酒精是非?？上У?，而且會造成環(huán)境污染。利用重組的大腸桿菌發(fā)酵利用重組的大腸桿菌發(fā)酵 美國佛羅里達(dá)大學(xué)的朗尼、英格拉姆