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棉花秸秆生产燃料乙醇的预处理技术研究概述摘要乙醇是一种很有希望替代有限石油的燃料。
我国目前燃料乙醇生产的主要原料是陈化粮，但我国陈化粮可用于燃料乙醇生产的量十分有限。
棉花秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素和其它灰分等组成，经过预处理、发酵和脱水可生成燃料乙醇，在能源急剧短缺的今天，丰富而又可再生的棉花秸秆已经备受关注。
纤维质材料的预处理是转化乙醇过程中的关键步骤，该步骤的优化可明显提高纤维素的水解率，进而降低乙醇的生产成本。
本文总结了纤维质材料预处理的各种方法，对各种方法的优缺点进行了综述和分析，并对生物质预处理技术发展的前景进行了展望。
关键词：棉花秸秆；预处理；生物乙醇RESEARCH ON PRETREATMENT OF COTTON STALK FORBIOETHANOL PRODUCTIONABSTRACTEthanol is promising alternative energy source for the limited crude oil. Ethanol mainly comes from aged grain in our country.However, the aged grain which is used to produce ethanol is lim-ited. Cotton stalk is composed of cellulose, hemicellulose, lignin and solvent extractives. Ethanol can be obtained by pretreatment, fermentation and dehydration of cotton stra-w. In the current circumstances of energy shortage, abundant and renewable cotton str-aw has caused widespread concern.Petreatment, the critical technology for transformation of lignocellulosic materials to ethanol, can significantly enhance the hydrolysis of cellulose, and then reduce the cost of ethanol production. Progress in research and development of pretreatment is re-viewed in this paper, and the advantages and disadvantages of different methods of pretreatment a-re summarized and analyzed in detail. The prospect of pretreatment is also discussed.KEY WORDS: Cotton stalk; Pretreatment; Bioethanol第一章文献综述1.1 前言能源是当今社会赖以生存和发展的基础。
《不同木质纤维素类生物质的预处理条件及酶解糖化研究》篇一一、引言随着化石资源的日益减少，全球的注意力已经转向可再生生物质资源。
木质纤维素类生物质作为一类重要的可再生资源，其利用和开发具有巨大的潜力。
预处理和酶解糖化是木质纤维素生物质转化为生物能源和生物基化学品的关键步骤。
本文旨在研究不同木质纤维素类生物质的预处理条件及酶解糖化的过程，为实际应用提供理论依据。
二、不同木质纤维素类生物质的预处理条件1. 预处理方法的分类预处理方法主要分为物理法、化学法、物理化学法以及生物法等。
不同预处理方法的效果受到原料类型、处理条件等多种因素的影响。
2. 具体预处理条件（1）物理法：如机械破碎、蒸汽爆破等，通过改变纤维素的结晶度、孔隙结构等，提高酶解效率。
（2）化学法：如稀酸、稀碱等预处理方法，通过改变木质素的性质，提高纤维素的可及性。
其中，稀酸预处理是最常用的方法之一，其条件包括酸浓度、温度、时间等。
（3）物理化学法：如氨纤维爆破等，结合了物理和化学的作用，有效提高纤维素的利用率。
（4）生物法：如通过白腐菌等微生物进行预处理，分解部分木质素和半纤维素，从而提高纤维素的可利用性。
三、酶解糖化研究酶解糖化过程中主要涉及的是纤维素酶对纤维素的作用。
在这一过程中，纤维素被分解成葡萄糖等单糖。
这一过程的效率和效果受到多种因素的影响，包括温度、pH值、酶浓度等。
同时，生物质的组成和预处理方法也会影响酶解糖化的效果。
四、实验设计及结果分析本文选择了几种典型的木质纤维素类生物质进行预处理和酶解糖化的研究。
包括小麦秸秆、玉米秸秆、木质废料等。
实验过程中，首先进行预处理，然后通过测定预处理后生物质的组成、结构和性质的变化，来优化预处理的条件。
随后进行酶解糖化的实验，记录酶解的时间、单糖的产量等数据。
实验结果表明，不同的预处理方法对生物质的酶解糖化效果有显著影响。
其中，稀酸预处理在适当的条件下可以显著提高酶解糖化的效率。
同时，不同的生物质类型对酶解糖化的效果也有影响，如木质废料的酶解糖化效果通常优于小麦秸秆和玉米秸秆。
新疆棉花秸秆生物转化、高效利用项目可行性研究报告目录概要： (3)一、总论 (12)（一）项目背景 (12)1.棉花秸秆饲料项目 (12)2食用菌项目 (14)3、生物菌肥项目 (16)（二）项目实施必要性 (17)二、项目技术先进性分析 (21)（一）项目主要创新点 (21)（二）知识产权状况 (22)（三）技术论述 (22)三产品的市场调查与竞争力预测 (26)（一）生物饲料项目市场调查与竞争力分析 (26)（二）食用菌项目的市场调查与竞争力分析 (30)（三）生物肥料的市场调查与竞争力分析 (31)四项目组织实施方案 (35)（一）参加单位承担的具体工作任务和分工 (35)（二）项目的设备和原辅料来源 (36)（三）“三废”处理和节能措施和方案 (36)（四）项目实施实践计划 (39)五、产品方案和投资预算 (40)（一）产品方案 (40)（二）投资预算 (40)（三）资金筹措方案 (41)六、经济效益和社会效益分析 (43)（一）成本分析 (43)（二）销售收入预测 (45)（三）主要经济指标 (46)（四）社会效益分析 (46)附件 (48)附件1：项目建筑工程投入预算............................................................................... 附件2：项目主要设备估算....................................................................................... 附件3：固定资产折旧费和无形资产及递延资产摊销估算表............................... 附件4：单位产品成本测算表................................................................................... 附件5：融资项目产品总成本................................................................................... 附件6：成本费用估算表........................................................................................... 附件7：销售收入及税金估算表............................................................................... 附件8：利润与利润分配表....................................................................................... 附件9：投资项目指标估算表...................................................................................新疆棉花秸秆生物转化、高效利用项目概要：新疆是我国的主要产棉区，棉花种植面积达到2300万亩，年产棉花秸秆1000万吨以上。
万吨级秸秆糖化和生物合成技术路线随着全球能源需求的不断增长和传统能源资源的日益紧缺，生物能源逐渐成为了人们的关注焦点。
秸秆作为一种丰富的农业废弃物，具有庞大的潜在能量价值。
因此，开发利用秸秆资源成为了当前研究的热点之一。
万吨级秸秆糖化和生物合成技术路线正是在这个背景下应运而生的重要技术。
首先，万吨级秸秆糖化技术是将秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素等复杂多糖转化为简单糖分子的过程。
这一步骤的关键在于糖化剂的选择和糖化条件的优化。
常见的糖化剂有酸类、酶类和化学溶剂等，其中酶类糖化剂具有较高的效率和较低的环境影响，并且能够针对不同类型的秸秆进行定制化处理。
优化糖化条件包括温度、pH值、反应时间等方面的调控，以最大程度地提高糖化效率。
其次，经过糖化处理后得到的糖液需要进一步进行生物合成。
万吨级秸秆生物合成技术路线主要包括发酵和化学催化两个部分。
发酵过程中，将糖液中的糖分子转化为乙醇、丁醇、丁二醇等有机物。
常用的发酵微生物包括酵母菌、乳酸菌等，通过调控发酵条件和微生物的选用，可以实现高效、稳定的发酵产物生成。
化学催化部分则是通过催化剂的作用，将糖液中的糖分子转化为烃类化合物，如乙醇、丁烯、丁二烯等。
催化剂的选择和反应条件的优化对于提高产物选择性和转化率至关重要。
万吨级秸秆糖化和生物合成技术路线的研究与开发具有重要的应用价值和战略意义。
首先，秸秆糖化和生物合成技术能够充分利用农业废弃物资源，减少环境污染和土地浪费。
其次，生物能源的利用能够有效降低对传统能源的依赖，缓解能源短缺问题。
此外，糖化和生物合成技术还可以产生可再生的生物化工产品，如生物塑料、生物柴油等，为可持续发展做出贡献。
然而，万吨级秸秆糖化和生物合成技术路线仍面临一些挑战和问题。
首先，糖化和生物合成的过程涉及到复杂的化学和生物学反应，需要精确控制参数和条件，增加了工艺的难度和成本。
此外，秸秆作为一种复杂的生物质材料，其化学成分的差异性和不均一性也给糖化和生物合成过程带来了一定的难度。
秸秆生物饲料可行性研究报告一、秸秆生物饲料的生产技术当前，将秸秆转化为生物饲料的技术主要包括生物降解、发酵和添加副产品等步骤。
首先，利用生物降解技术将秸秆中的纤维素、半纤维素等难降解物质转化为易消化的饲料成分，如木聚糖酶、纤维素等酶可有效降解秸秆纤维素；其次，通过发酵技术将降解后的秸秆进行发酵处理，产生丰富的维生素、氨基酸、矿物质等营养成分，提高饲料的营养价值；最后，添加适量的副产品，如豆粕、玉米面等，调配成含有一定比例的蛋白质、碳水化合物和脂肪等营养成分的饲料。
二、秸秆生物饲料的优势1. 资源丰富：农田秸秆作为农业废弃物，广泛分布且数量大，如果能有效利用，将大大减轻其对环境的压力。
2. 营养丰富：秸秆经过生物降解和发酵后，营养成分大大提高，可以满足畜禽对蛋白质、碳水化合物和矿物质的需求。
3. 降低成本：利用秸秆生产饲料相比传统饲料生产，成本更低，可有效节约养殖成本。
4. 增加效益：秸秆生物饲料既可以提高畜禽的生长速度和产量，又可以改善肉质和蛋品质，提高养殖效益。
三、秸秆生物饲料的应用前景随着人们对高品质、安全的食品需求不断增加，生物饲料作为一种绿色、低碳、高效的饲料形式，具有巨大市场潜力。
在未来，秸秆生物饲料有望成为畜禽养殖业的主要饲料来源，实现资源的循环利用和环境保护的双重目标。
四、建议1. 加强科研力量，不断优化生物饲料生产技术，提高饲料的品质和营养成分。
2. 建立健全的秸秆收集、加工和销售体系，确保生物饲料的稳定供应。
3. 政府应出台支持政策，鼓励畜禽养殖户使用生物饲料，促进其产业化发展。
综上所述，利用秸秆生产生物饲料具有明显的优势和巨大的市场潜力，是一种可行的发展方向。
各方应共同努力，推动秸秆生物饲料产业的发展，为农业生态环境保护和养殖业发展做出贡献。
植物纤维素原料的生物转化与利用2010-03-24植物纤维原料是廉价的可再生资源，我国每年仅农作物秸杆就有7亿多吨，加上数量巨大的工业纤维废渣及城市纤维垃圾，每年可利用的木质纤维原料总量可达20亿t以上。
目前，这些资源不但大部分没有得到合理利用，反而常常造成环境污染。
植物纤维原料中纤维素占干重的35%-45%，半纤维素占20%-40%，采用适宜技术可将它们水解成己糖和戊糖，并进一步转化为乙醇、丁醇、有机酸等重要的工业产品。
这方面的研究成果对于改变传统发酵工业以糖或粮食为主要原料的生产模式，解决人类当前面临的资源及能源供应紧张、环境污染日趋严重等重大问题，具有十分重要的意义。
植物纤维原料生物转化利用的关键技术包括：纤维素酶的生产，纤维原料的预处理，纤维素的酶解糖化，以及利用己糖、戊糖进行微生物发酵等。
1 纤维素酶的生产纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，可广泛应用于棉织物生物整理、饲料工业、植物中药成分提取、纤维素的糖化等众多领域。
近年来，纤维素酶在生物质能源工程中的应用备受关注。
纤维素酶是一种复合酶，它主要包括内切型-β-葡聚糖酶，外切型-β-葡聚糖酶和纤维二糖酶等组分。
在降解纤维素的过程中，需要不同组分之间的协同作用。
目前用于生产纤维素酶的菌种大多是里氏木霉(Trichoderma reesei)的变异株，这些菌株生产的纤维素酶蛋白的比活力较低，尤其是纤维二糖酶的活力明显不足。
依靠基因重组技术构建新的产酶菌株，有可能大幅度提高纤维素酶的生产效率。
近年来，笔者在纤维素酶生产菌株的基因重组方面做了大量的研究工作，已从黑曲霉(Aspergillus niger)菌丝细胞中克隆到纤维二糖酶基因，从来自食草动物肠胃的厌氧真菌中克隆到比活力较高的内切型纤维素酶基因，并进一步通过转基因的方法，将目的基因导人里氏木霉菌丝细胞。
这一研究工作得到了国家科技支撑项目基金的资助，目前已取得长足的进展。
通常采用纤维素为里氏木霉合成纤维素酶的碳源及诱导物。
生物质材料的催化转化研究当今社会，由于工业化扩张和其它人类活动的影响，环境问题已经成为全球共同关注的焦点。
应对这些挑战，人们开始重新审视再利用生物质材料的有机废弃物，同时更多的关注环保技术的发展。
生物质材料的催化转化研究就是其中的一个重要方向。
生物质材料包括可再生资源，如农作物的秸秆、屑木、棉花秸秆和工业废弃物等等。
这些材料本身富含有价值的物质成分，如果不能加以利用，就会成为污染源。
因此，提高生物质材料的再利用率和资源的利用效率非常重要。
催化转化是一种将废弃物转化为新的高附加值产品的技术，可以有效地解决生物质废弃物的问题。
大多数生物质材料都含有糖类、蛋白质、脂肪等高价值的有机物质。
通过催化转化技术，可以将这些有机物质转化成燃料、化学品、医药品和肥料等，实现资源的综合利用。
催化转化技术也可以减少生物质材料带来的环境问题。
许多生物质废弃物含有难以处理和分解的有机物质，会产生有害物质和臭气污染环境。
通过催化转化技术，可以将这些废弃物转化为可用于其他领域的有价值物质，降低废弃物对环境的影响。
生物质材料的催化转化研究是一个复杂的领域，需要针对不同类型的生物质废弃物研究催化转化的方法和技术。
以下是关于几种典型生物质废弃物的催化转化研究。
1.木质纤维素催化转化木质纤维素是木材中含量最高的有机物，也是生物质材料中含量最高的有机物。
它主要由三种糖基组分构成，即葡萄糖、木糖和半乳糖。
目前，木质纤维素催化转化主要依靠酸性催化剂和碱性催化剂。
酸性催化剂可以将纤维素转化为糖，并通过其积极的活性位点，促进反应物的吸附和解离。
碱性催化剂可以在较低温度下将纤维素转化为糖醇，以及醛和酸等高附加值的化学品。
2.秸秆催化转化秸秆是农作物废弃物的重要成分，通过催化转化，可以将其转化为高品质的液体燃料和化学品。
研究发现，酸性催化剂可以将秸秆转化为糖并产生高品质的液体燃料。
碱性催化剂可以将秸秆转化为高附加值的化学品，如清洁剂、有机溶剂和气息剂等。
秸杆的利用与深加工摘要：综述了将秸杆转化为能源的研究和应用研究进展，介绍了秸杆的基本利用技术和一些具有深远意义的深加工技术，表明了秸杆作为可再生能源的重要性以及在工业生产中的广泛应用前景。
全世界每年产农作物秸秆约1000～2000亿t，我国每年达7亿t以上。
利用现代生物技术将纤维素材料转化为饲料、酒精等产品，不仅可以作为新资源、新能源为人类造福，同时也可以缓解或解决农作物资源对环境污染的问题，因而成为世界各国竞相开展的研究课题，具有重大的战略意义。
随着农村经济的发展和能源供应的改善，农民对秸秆的燃烧利用逐渐减少，部分经济较发达地区出现了田间直接焚烧秸秆的现象，造成了严重的环境污染问题。
其实，秸秆作为农业的副产品，是一种有用的资源。
秸秆中有机质含量平均为15%，平均含碳44.22%、氮0.62%、磷0.25%、钾1.44%，还含有镁、钙、硫等元素，这些都是农作物生长所必需的营养元素。
秸秆中含有的碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素、醇类、醛、酮和有机酸等，大都可被微生物分解利用，经过处理后可以加工成饲料供动物食用。
秸秆的主要成分是碳水化合物，如果燃烧充分，是一种清洁和可再生的能源。
1秸秆能源利用技术目前，我国在秸秆能源利用技术的研究上取得了一些成果，有些技术已趋于成熟，并得到一定程度的推广。
现行主要的秸秆能源利用技术有秸秆气化集中供气技术、秸秆压块成型及炭化技术以及秸秆直接燃烧供热技术。
1.1气化生物质能气化是指固体物质在高温条件下，与气化剂(空气、氧气和水蒸气)反应得到小分子可燃气体的过程。
所用气化剂不同，得到的气体燃料种类也不同，如空气煤气、小煤气、混合煤气以及蒸气——氧气煤气等。
目前使用最广泛的是空气作为气化剂。
产生的气体主要作为燃料，用于锅炉、民用炉灶、发电等场合，也可作为合成甲醇的化工原料。
1.2液化液化是指通过化学方式将生物质转换成液体产品的过程。
液化技术主要有间接液化和直接液化两类。
间接液化就是把生物质气化成气体后，再进一步合成反应成为液体产品；或者采用水解法，把生物质中的纤维素、半纤维素转化为多糖，然后再用生物技术发酵成为酒精。
水稻秸秆高效综合利用技术研究摘要：水稻是全球重要的粮食作物之一，每年世界范围内生产的水稻秸秆约为6.3亿吨。
过去，大部分水稻秸秆都被视为废弃物，埋在田间或者直接焚烧。
然而，这种处理方式不仅浪费了资源，还对环境造成了严重污染。
因此，开发水稻秸秆高效综合利用技术具有重要的意义。
本文旨在探讨水稻秸秆高效综合利用技术的研究进展，包括生物质发电、饲料和化学品的生产，以及土壤改良。
通过研究水稻秸秆高效利用技术，可以更好地解决资源浪费和环境污染的问题，促进可持续农业发展。
1. 引言水稻是世界上最重要的粮食作物之一，它不仅为全球人口提供了丰富的食物，还为农村经济的发展做出了重要贡献。
然而，水稻的种植过程中产生的秸秆却一直是一个棘手的问题。
传统上，水稻秸秆被视为废弃物，直接被埋在田间或者焚烧，这不仅浪费了资源，还对环境造成了严重的污染。
因此，寻找水稻秸秆高效综合利用技术具有重要的现实意义。
2. 生物质发电生物质发电是一种将水稻秸秆转化为可再生能源的技术。
通过将水稻秸秆进行气化或者燃烧，可以产生高温高压的蒸汽，进而驱动发电机发电。
生物质发电技术不仅可以有效利用水稻秸秆，还可以将其转化为清洁能源，减少对化石燃料的依赖。
此外，生物质发电还可以减少温室气体的排放，提高能源利用效率。
因此，生物质发电是目前水稻秸秆综合利用的主要技术之一。
3. 秸秆饲料和化学品的生产水稻秸秆可以通过生物降解的方式，转化为饲料和化学品。
首先，水稻秸秆可以通过压榨或者提取工艺，获得纤维素和半纤维素等多种生物质材料，这些材料可以作为动物饲料的主要成分。
其次，水稻秸秆中所含的淀粉和糖等可降解物质，可以通过发酵或者生物转化的方式，转化为有机酸和生物活性物质等化学产品。
这些化学产品可以被广泛应用于农业、化工、医药和食品等领域，具有广阔的市场前景。
4. 土壤改良水稻秸秆还可以通过还田的方式，用于土壤改良和养分回收。
研究表明，将水稻秸秆还田可以有效改善土壤结构，增加土壤有机质含量，提高土壤保水保肥能力。
微波辅助预处理稻秆纤维素的工艺研究摘要纤维素是地球上最丰富的多糖，全世界秸杆或木质纤维类生物质能约相当于640亿吨石油，是目前世界上少数可预测的能够为人类持续提供能源的资源。
利用纤维素水解产物经发酵生产乙醇为纤维素资源化利用提供了很好的途径。
纤维素材料的预处理是生产可发酵还原糖的关键步骤，该步骤的优化可提高纤维素的水解率，进而提高还原糖产量。
本文考察了水稻秸秆在微波作用下，不同微波功率、作用时间以及不同质量分数的NaOH和催化剂Na2S对预处理效果的影响，利用分光光度计对预处理过的稻秆滤液进行吸光度测定，扫描电镜（SEM）对未经任何处理、经0.5%NaOH微波中火加热5min后、经0.5%NaOH和0.2%Na2S微波中火加热5min后的水稻秸秆表面微观形貌进行观察，并对其进行了酶解及还原糖浓度测定。
结果表明：经NaOH和Na2S溶液预处理以后的水稻秸秆，可发酵还原糖产量得到提高，SEM图片显示预处理后稻杆的表面结构受到不同程度的破坏。
在微波功率为中火，加热5min的条件下，NaOH质量分数为0.5%、催化剂Na2S质量分数为0.2%时，对水稻秸秆的预处理效果较好，还原糖浓度达到51.52g/L。
关键词微波；预处理；稻秆；还原糖Research on the processes of pretreatment to rice straw cellulose with microwave-assistedAbstractCellulose is the most abundant polysaccharide.The straw or lignocellulose translocated biomass energy, equivalent to about 64 million tons of oil, is the only predicted resource of the world which could continue providing human resources of energy at present. Cellulose hydrolysis used by fermentation way into ethanol production provides a good way for cellulose utilization. Fiber material pretreatment is a key process in the production of ethanol,cellulose hydrolysis can be increased through these steps of optimization, and then improve the fermentable reducing sugar production.Based on the study of rice straw pretreatment under different mass fraction of NaOH and catalyst Na2S with microwave.The absorbance of pretreated rice straw filtrate were determined by spectrophotometer. The surface morphology of rice straw without any pretreatment, pretreated with 0.5%NaOH, pretreated with 0.5%NaOH and 0.2%Na2S were observed by scanning electron microscopy(SEM), the enzymatic hydrolysis were done and the fermentable reducing production were also determined. The results show that the fermentable reducing production of rice straw has increased and the structure also got different degree of damage after pretreated with NaOH and Na2S. In the microwave power at medium baking temperature, heating 5min, while the mass fraction of NaOH is 0.5%, catalyst Na2S is 0.2%, the pretreatment effect is good, and the concentration of fermentable reducing sugar is 51.52g/L.Keywords microwave ; pretreatment ; rice straw；reducing sugar目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外纤维素类物质的预处理研究状况 (1)1.2.1 国外研究状况 (1)1.2.2 国内研究状况 (3)1.3 课题研究的目的和内容 (4)1.4 本章小结 (4)第2章微波辅助预处理纤维素类物质基础理论 (5)2.1 纤维素类物质的结构 (5)2.2 纤维素原料的预处理方法 (6)2.2.1 物理方法 (6)2.2.2 化学方法 (7)2.2.3 物理－化学方法 (8)2.2.4 生物方法 (8)2.3 微波预处理 (8)2.3.1 微波基本概念 (8)2.3.2 微波加热原理 (9)2.3.3 微波加热特点 (9)2.4 本章小结 (10)第3章实验部分 (11)3.1 实验原料及药品 (11)3.2 实验仪器设备 (11)3.3 实验内容 (12)3.3.1 NaOH质量分数对预处理效果的影响 (12)3.3.2 Na2S质量分数对预处理效果的影响 (12)3.3.3 微波作用时间对预处理效果的影响 (13)3.3.4 微波加热功率对预处理效果的影响 (13)3.3.5 酶解及还原糖浓度的测定 (14)3.4 表征方法 (14)3.4.1 采用分光光度计测不同条件处理后稻秆滤液吸光度 (14)3.4.2 采用SEM观察不同条件处理前后稻秆表面形貌的变化 (14)3.5 本章小结 (14)第4章实验结果与分析 (15)4.1 不同预处理条件的处理效果分析 (15)4.1.1 NaOH质量分数对预处理效果的影响 (15)4.1.2 Na2S质量分数对预处理效果的影响 (16)4.1.3 微波作用时间对预处理效果的影响 (18)4.1.4 微波加热功率对预处理效果的影响 (19)4.2 扫描电镜（SEM）观测表面微观形貌 (20)4.3 酶解及还原糖浓度 (22)4.4 本章小结 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (28)第1章绪论1.1课题背景随着人们对全球性能源危机及环境保护的认识不断加深，从二十世纪七十年代中期开始，利用生物技术和生物源进行乙醇的工业化生产，并以此做为石油能源的替代物成为各国的研究特点[1]。
秸秆资源化利用的方法秸秆是农作物收割后剩余的植物茎秆，既是农田废弃物，又是一种有机资源。
如何充分利用秸秆，进行资源化利用，是一个值得探索和研究的问题。
本文将从秸秆资源化利用的方法和技术等方面进行探讨。
一、秸秆生物质能利用生物质能是指利用植物、动物等有机物质作为原料，通过化学、物理或生物方法直接或间接转化为能源的过程。
秸秆作为一种丰富的生物质资源，可通过以下几种方式进行能源利用：1. 生物质燃烧发电：将秸秆进行干燥、粉碎后，使用生物质燃烧发电设备进行发电，通过燃烧产生的高温高压蒸汽驱动汽轮机发电，同时还可以利用废热进行供热。
2. 生物质气化发电：通过秸秆气化技术将秸秆转化为可燃气体，再利用气体发电机组进行发电。
气化技术可以有效利用秸秆的能量，同时减少污染物的排放。
3. 生物质液化：将秸秆通过液化技术转化为液体燃料，如生物柴油或生物乙醇。
这种方法可以充分利用秸秆的碳水化合物，减少对传统石油资源的依赖。
二、秸秆作为有机肥料利用秸秆经过堆肥处理后，可转化为有机肥料，用于农田中改善土壤质量和增加土壤肥力。
具体利用方法如下：1. 堆肥处理：将秸秆与其他有机物质一起进行混合堆肥，经过一定时间的分解，将秸秆中的养分释放出来，形成有机肥料。
堆肥处理可以有效降解秸秆中的纤维素和木质素，提高肥料的可吸收性。
2. 秸秆还田：将秸秆直接还田，可以增加土壤的有机质含量，改善土壤结构，提高土壤保水保肥能力。
但需要注意的是，直接还田可能会导致秸秆分解不完全，影响土壤通气性和水分渗透性。
三、秸秆制造生物质制品除了作为能源和有机肥料利用外，秸秆还可以制造一些生物质制品，如纸浆、木质板材等。
具体方法如下：1. 秸秆纸浆：通过将秸秆进行打浆、筛选、漂白等处理，可以获得纤维素素质较高的秸秆纸浆，用于制造纸张、纸板等产品。
2. 秸秆木质板材：通过将秸秆与胶合剂进行混合压制，可以制造出具有一定强度和稳定性的秸秆木质板材，可以用于家具、地板等方面。
ATE我国的秸秆资源十分丰富，2007年总产量达6×104t 。
农作物秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素等成分组成，其中木质素是一种水不溶性、无规则、高度分支的高分子聚合物，通常与半纤维素以嵌合体的形式存在，包围或粘合纤维素。
纤维素是由糖苷键结合而成的多糖类物质，其分子中的羟基易与分子内或分子间的含氧基团形成氢键，使多个纤维素分子共同组成结晶结构，进而形成复杂的微纤维、结晶区和无定形区等纤维素聚合物。
这种高度有序地结晶结构使纤维素聚合物显示出刚性和高度水不溶性[1]。
秸秆属于可再生的生物质资源，其中蕴藏了丰富的能量，作物光合作用生物产量的50%都存在于其中，是发酵制取乙醇、沼气、单细胞蛋白等来源最丰富的原料之一，但秸秆预处理技术的不成熟已成为限制秸秆高值转化利用的瓶颈。
已有的研究结果表明，影响秸秆生物转化效率的因素主要有：秸秆表层蜡质的保护作用；木质素和半纤维素的空间障碍效应；纤维素的高结晶度和聚合度。
因此，要充分有效利用农作物秸秆资源，就必须对秸秆进行预处理，以破坏秸秆的表层蜡质、木质素-半纤维素的共价结合、纤维素的结晶结构等，使纤维素与木质素及半纤维素相互分离，降低纤维素的聚合度，增加纤维素分子与微生物或酶的接触概率，实现提高秸秆生物转化效率的目的[2]。
１秸秆预处理方法目前，秸秆纤维素生物转化的预处理方法可分为物理法、化学法、生物法和物理—化学法。
1.1物理法秸秆的物理法处理主要是利用机械、加热等手段改变其外部形态或内部组织结构，以增加秸秆的表面积，提高秸秆内部成分与微生物的接触概率。
简易的机械处理（如粉碎、研磨等）只可破坏秸秆的外部形态，而对秸秆内部组织结构的破坏程度较轻，因此并未从根本上解决秸秆生物转化难以利用的问题。
秸秆的膨化处理能显著提高秸秆作为饲料的消化率，但其昂贵的设备投资限制了其在实际生产中的推广应用[3]。
秸秆蒸汽爆破预处理是利用其在高温高压蒸汽蒸煮过程中产生酸性物质，使秸秆半纤维素降解成可溶性糖，复合胞间层的木质素发生软化和部分降解，秸秆内部成分间的粘结力被削弱，然后瞬间降压对秸秆进行爆破，使秸秆中纤维素的活性基团更多暴露出来，从而有利于纤维素酶的充分接触[4]。
对白杨、麦草、剑麻等原料进行预处理的实验结果显示，相对于机械预处理法，蒸汽爆破可较好地实现纤维素与木质素和半纤维素的分离，提高纤维素生物转化率[5]。
蒸汽爆破技术具有耗时短、化学试剂用量少、无污染等特点，但其设备投入大且会产生对微生物有抑制作用的物质[6]。
秸秆的热液处理是将其置于高压状态的热水中，加速其内部热水的渗透，溶解半纤维素，消除其对纤维素酶的空间阻碍，提高纤维素的酶解效率。
对小麦秸秆热液处理的研究结果显示，其细胞壁中的纤维状结构并未改变，但导致了蜡质层的脱除和部分半纤维素的溶解。
该预处理方法不会产生抑制秸秆后续生物转化的物质，但需维持pH 值在5.0~7.0，以控制预处理过程中的化学反应[7]。
秸秆纤维素生物转化预处理方法研究进展四川大学轻纺与食品学院李海涛姚开贾冬英何强摘要秸秆预处理效果直接影响其进一步的合理有效利用。
分析了影响秸秆生物转化效率的主要因素，综述了秸秆处理的不同方法与特点，展望了秸秆预处理技术研究的发展趋势。
关键词秸秆预处理技术生物转化研究进展doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2010.07.001中图分类号S318文献标志码A文章编号：1673-887X(2010)07-0004-03[收稿日期]2010-06-30[邮编]610065[基金项目]200803033-A004C[作者简介]李海涛（1985－），男，河南永城人，硕士研究生，主要从事食物资源化学研究。
理论研究042010.07B总第194期AGRICULTURAL TECHNOLOGY &EQUIPMENT秸秆的辐照处理原理是在有氧条件下，纤维素辐照处理时形成的自由基会与氧生成超氧自由基，从而破坏纤维素分子内或分子间氢键，导致纤维素的聚合度下降、结构变松散，提高纤维素酶与纤维素的接触概率。
利用电子束处理稻草的研究结果表明，其纤维素酶解后的葡萄糖得率达到52.1%，较之未预处理的样品提高约30%[8]。
由于成本问题，辐照预处理秸秆技术目前还仅局限于实验阶段。
秸秆的微波处理是利用微波作用于物料中的极性分子，使这些分子由于电场方向的变化而产生摆振，促使分子间急剧碰撞摩擦而产生热量，导致纤维素分子内或分子间氢键的断裂，结晶结构被破坏，增加微生物或酶作用于纤维素的概率。
研究结果显示，微波预处理后稻草秸秆的纤维素和半纤维素的利用率分别提高了30.6%、43.3%[9]，但该方法的实际应用还需进一步的研究。
2.2化学法化学法是使用酸、碱、有机溶剂等作用于秸秆，破坏其细胞壁中木质素与半纤维素间的共价键，断裂纤维素分子内或分子间氢键，改变纤维素的结晶结构，增加纤维素与微生物或酶的接触概率，从而提高秸秆后续发酵产乙醇、沼气及单细胞蛋白的效率。
浓酸对秸秆有较强的水解能力，但因其对反应容器的耐腐蚀性要求较高，故实际应用较少。
稀酸预处理后秸秆的纤维素水解率有所提高，但包裹纤维素的木质素依然存在，秸秆的结构仍然较为紧密，且处理后的秸秆发酵时还需进行酸的中和处理[10]。
稀碱（NaOH ）处理后玉米秸秆的厌氧发酵研究结果表明，其细胞壁结构和化学成分发生了明显的变化，分别有53.2％、46.9％和66.6％的木质素、纤维素和半纤维素被分解，其中大部分转化成易被微生物利用的可溶性物质[11]，但同样存在碱的中和及环境污染等问题。
采用Ca(OH)2代替NaOH 对小麦秸秆进行预处理实验的结果表明，其酶解效率可显著提高[12]。
预处理后的秸秆中通入CO 2，生成的CaCO 3煅烧为CaO ，可循环利用，减少污染。
有机溶剂预处理秸秆可破坏其表层的蜡质及木质素与半纤维素间的共价键，实现纤维素与木质素和半纤维素的分离。
利用大气—水—甘油自催化有机溶剂处理小麦秸秆的试验结果表明，其中70%的半纤维素和65%的木质素被溶解，98%的纤维素被保留，预处理后秸秆纤维素的酶解率达到90%左右[13]。
用乙醚、氯仿、正己烷3种有机溶剂分别对秸秆进行预处理，探讨秸秆表层蜡质对其微生物降解速率影响的结果表明，预处理后秸秆的生物降解速率明显提高，其中正己烷的效果最好[14]。
有机溶剂处理法的效果较好，但溶剂回收的成本较高。
氧化法预处理秸秆的原理是利用氧化物（如臭氧、过氧化氢、氯气等）使秸秆发生氧化脱木质素反应，破坏木质素与半纤维素间的共价键，实现木质素和半纤维素与纤维素的分离，提高秸秆中纤维素的生物转化率。
臭氧处理可在常温常压下进行，去除木质素的效率高，不产生对后续发酵或酶解过程有抑制作用的物质，但消耗大量臭氧的成本较高[15]。
2.3生物法某些微生物（如软腐真菌、褐腐真菌、白腐真菌等）或酶可降解秸秆中的木质素和半纤维素，破坏木质素-半纤维素对纤维素的包裹，提高秸秆纤维素的生物转化效率。
利用白腐真菌预处理后的稻草秸秆进行甲烷发酵实验的结果表明，其木质素含量降低，甲烷产量显著提高，发酵周期缩短[16]。
利用白腐真菌预处理后的棉秆进行燃料乙醇制备实验的结果表明，其木质素含量在液体和固体2种不同培养方式下分别降解了19.38%和35.53%，燃料乙醇产量较之未预处理的对照组均显著提高[17]。
生物法预处理秸秆的反应条件温和，副反应和抑制性产物少，但其降解木质素和半纤维素的同时，会损失部分纤维素。
近年来，应用于秸秆预处理的复合菌制剂研发渐成热点。
以复合菌剂预处理后玉米秸秆为原料的沼气发酵产气量较之未预处理的对照组提高29.54%[18]。
此外，复合菌剂的作用还可破坏秸秆表层的蜡质，使之软化疏松，有利于其内在成分的进一步生物转化，且污染程度轻，真正实现秸秆资源的可持续利用。
然而，秸秆大规模的生物法预处理尚存在菌株生长不均匀、温度难以严格控制、耗时较长等问题[19]。
2.4物理—化学法由于秸秆预处理的各种方法都存在一定的缺陷，因此新的方法更倾向于采用物理法与化学法相结合的技术。
采用物理法预处理秸秆的过程中，加入适当的化学试剂，可以降低其处理剂量，减轻污染，缩短其处理时间。
氨爆破预处理技术是在较低的温度和压力下，秸秆于氨溶液中处理一定时间，然后突然释压使氨蒸发，造成的温度剧变使秸秆原有的结构被破坏，从而增加秸秆纤维素与微生物或酶的接触概率。
与蒸汽爆破相比，氨爆破预处理秸秆技术可去除部分木质素，半纤维素和纤维素被充分05ATE保留，设备要求和能耗较低，不产生对微生物有抑制作用的物质，但需考虑氨的有效回收问题[20]。
比较CO 2爆破、蒸汽爆破和氨爆破技术在回收废纸、甘蔗渣和废纸二次制浆废弃物处理中的应用结果显示，CO 2爆破处理技术的经济性最好[21]。
利用超临界CO 2对白杨木和南方黄松木预处理后的酶解特性研究结果表明，其发酵产糖量较之对照组有明显提高[22]。
经体积分数为1%的NaOH 溶液浸泡过的粉碎秸秆，其纤维素的生物转化率可显著提高。
将秸秆粉碎后再进行氨爆破处理，其内部表面积显著增加，有利于提高秸秆内在成分的生物转化率[23]。
３问题与展望秸秆预处理是其资源化有效利用的必经途径，不同的技术或方法各有其特点，但其实际应用都存在或多或少的问题。
开发高效率、低能耗、无污染、适用性强、多技术集成的新型秸秆预处理技术，将是其发展趋势。
同时，还需深入研究秸秆预处理过程中的物理化学反应机理，探索建立有效的秸秆预处理模型。
以上问题的解决必将推进秸秆资源的合理有效利用。
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