玉米乙醇工艺中纤维素的降解转化研究(2)
3.7发酵不同时间点的的乙醇、木糖、甘油浓度14
结论16
致谢17
参考文献.18
1 引言
1.1 燃料乙醇的研究意义 随着现代社会的发展，人们对能源的需求越来越高，以石油为代表的不可再生能源的消耗量不断增加，石油资源日趋减少。能源对于人民生活和国家安全都至关重要。同时，石油产品的使用产生有害气体，对环境造成严重污染，对人体健康造成极大的损害。因此，许多国家都开始积极寻找清洁、可再生能源替代石油。燃料乙醇是以生物物质为原料通过生物发酵等途径获得的乙醇，是一种重要的可作为燃料使用的清洁可再生能源。乙醇可直接作为液体燃料，或者和汽油混合使用，形成新型混合燃料，用来部分代替汽油，缓解石油资源危机。使用燃料乙醇取代四乙基铅添加到汽油中，可消除空气中铅的污染；取代甲基叔丁基醚添加到汽油中，可以消除对地下水和空气的污染。乙醇还可以提高汽油的辛烷值，增强汽油的抗爆性能。乙醇的冰点特别低，加入到汽油中可以使汽油在温度很低的环境中也不易结冰，可以提高汽油的安全性。乙醇的氧含量高达 34.7%，加入到汽油中，可以使汽油的含氧量得到提高，部分解决了汽油在油缸内燃烧时外界无法供应充足氧气的问题，使汽油燃烧更加充分，减少 CO 和其它有害气体的生成，对于保护环境有着十分重要的作用。当使用小麦、玉米、甘蔗、薯类等生产乙醇时，发酵过程中排出的 CO2量与原料生长时所吸收的 CO2量相差不大[1]。所以，使用生物质生产的乙醇可以有效地保护环境、减轻温室效应。生产乙醇也可以有效的消除陈化粮，生产过程中的副产品可以用作饲料。燃料乙醇的研究有着十分重要的意义[2,3]。
1.2 燃料乙醇的国内外发展状况 20 世纪 70 年代中期，巴西、美国开始大力推行燃料乙醇政策，目前使用玉米、甘蔗等粮作物作为原料的第 1 代燃料乙醇产业蓬勃发展， 已经形成规模，多国正在积极研究以秸秆、纤文素和农业废弃物为原料的第 2 代燃料乙醇[4]。目前世界上最大的燃料乙醇生产国和使用国为美国，第二大燃料乙醇生产国为巴西。美国的燃料乙醇主要是第 1 代燃料乙醇，原料主要为玉米。2012年，美国用于生产燃料乙醇的玉米超过该年玉米总产量的 35%，燃料乙醇的年产量达到 140 亿加仑[5]，约 4140 万吨。为了促进燃料乙醇产业的发展，美国颁布了各种法律法案和财税支持措施：在能源税率法案中为燃料乙醇生产厂家减免税赋；甲基叔丁基醚(MTBE)是汽油的辛烷值改进剂,但因为它会污染地下水而被全面禁用；通过制定可再生能源序列号保证乙醇产量。巴西燃料乙醇主要以甘蔗为原料，约有 50%的甘蔗用来生产燃料乙醇。巴西国内轻型乘用车 38%的燃料需求由燃料乙醇供应[2]。1975 年，巴西政府实施了“国家酒精计划”，通过价格手段、总量规划、政府补贴、税收优惠、配比标准等措施，大力推动燃料乙醇的发展。2000年，巴西政府开始减弱对燃料乙醇行业的强力干预和控制措施；2001年，对于燃料乙醇的补贴被取消了，改由市场供求直接调节，燃料乙醇的市场化进程迅速在巴西开始了。在燃料乙醇市场化后，巴西政府推广了灵活燃料汽车的应用，燃料乙醇生产成本进一步下降，生产进一步扩张，2014年乙醇年产量达到 1849万吨[4,6]。 中国是世界上第三大燃料乙醇生产国，原料主要以玉米为主， 2012年乙醇产量 210万吨[7]。中国进行燃料乙醇生产的初衷是为了消化陈化粮。 我国燃料乙醇的生产主要集中在国家规定的定点生产企业，政府还为企业圈定了销售范围。2010 年，国内有 5家燃料乙醇定点生产企业，分别是中粮生化能源（肇东）有限公司、安徽丰原生化股份有限公司、吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司和广西中粮生物质能源有限公司，燃料乙醇总产量为186.9 万t ，国家均给予了一定额度的财政补贴[8]。与其它的国家相比，中国的燃料乙醇生产技术比较落后，生产成本比较高，生产效率也较低，在灵活燃料的研发、副产品的综合利用等方面也与国外有很大差距[9]。