3.2.3 H2SO4 浓度梯度预实验 17

3.2.4  小麦 H2SO4 预处理降解转化效率 18

3.2.5  芒草 H2SO4 预处理降解转化效率 22

结 论 28

参考文献 29

致 谢 31

1  绪论

目前，全球经济正加快发展，导致了人类对各种能源的需求量与日俱增。然而化石燃 料等能源的储量急剧减少，且不可再生。另外，环境污染问题亦逐渐加剧，人类正面临着 能源危机和环境污染双重挑战，因此寻找新的可再生能源是当前的首要任务之一。生物能 源作为一种可再生资源，具有能量密度低、不便存储或运输、季节性差异显著、地带性强 等特点。生物能源技术路线的核心是：将生物质资源通过生物化学方法降解转化制取生物 乙醇[14]，用以代替目前消耗量最大的石油，解决能源问题。

1.1  生物质能

1.1.1 生物质概述

生物质能一般定义为农林业生产过程中的废弃秸秆、树木等木质纤维素、下脚料等 废弃物质，其具有可再生性、低污染性和广泛分布性等特点[1]。据以往经验推算，绿色 每年植物利用光合作用储存的能量相当于人类能源消耗的 5-10 倍。生物质能源的目 的是利用绿色生物光合作用而贮存于生物体内的能量，主要包括纤维素、脂肪以及淀粉， 用来生产可供人类社会发展需要的各种能源，其中主要是生物乙醇为代表。

自然界的生物质包括的范围很广，包括所有的有机质，如此大范围的资源不是都 能被用来发展生物能源，研究者们根据生物能源的需求特点，提出了一种新概念称之 为能源植物，即可以大量种植在较贫瘠的土地上，产量高且易制取生物质能的植物，例 如像玉带草、芦苇、柳枝稷、芒草等。我国是个农业大国，每年仅秸秆一项的产生量就相    当于 3 亿吨标准煤，大量的作物秸秆作为废弃物简单的燃烧、还田，利用效率非常低，因 此，利用农作物秸秆生产燃料乙醇是发展生物质能的重要内容。

1.1.2  生物质能发展现状

人类利用生物能源的历史已经有近百万年了，然而传统的生物质能的利用主要还是以 直接燃烧的方式。目前，全世界范围内仍以纤维素制取酒精以及发酵乙醇技术利用比较广 泛，而规模化生物乙醇主要有两种方式。第一种是以甘蔗为原料转化生物乙醇，这种方式 在巴西得到了较好的发展，取得了很好的经济与环境效益，第二种是以玉米淀粉为原料进 行乙醇转化，这种方式以美国为代表，这两种方式转化并称为第一代生物乙醇。作为一种 新能源，两者的成功应用，改变了世界单纯依赖石油的现状，但其成本较高，与人争粮， 与粮争地，原料供应也有限，因此其发展潜力受到限制[7]。目前对于第二代生物乙醇的研 究成为了各个国家的新热点，第二代生物乙醇一般是指以木质纤维素为原料转化生产纤维

乙醇。这样既能够很好的解决能源危机，又能够避免出现与人争粮的不利局面。 木质纤维素原料是地球上最丰富、最廉价的可再生资源[21]。木质纤维素生产生物乙醇

主要是利用纤维素酶水解纤维素产生葡萄糖，供酵母发酵产乙醇，主要步骤包括：乙醇发论文网

酵、纤维素酶水解纤维素、原料预处理。在生产过程中，研究者针对每一个步骤们都做了 大量的研究，然而纤维乙醇的转化效率还是很低，研究其原因，在亿万年的进化中植物细 胞壁形成了高度聚合的复杂结构，用以保护自身抵抗外界不利因素的同时，也使是细胞壁 中的纤维素等能源物质很难被轻易地降解释放，被定义为生物质抗降解屏障（Biomass recalcitrance）[10]。