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第二代生物燃料中纤维素乙醇的现状与发展摘要:文章综述了第二代生物燃料中纤维素乙醇生物燃料的现状,而中国是纤维素资源大国,利用木质纤维素生产燃料乙醇可改善能源保障,实现能源供应的可持续发展,阐述了发展纤维素乙醇对环境有利方面,以及对纤维素乙醇的未来展望。
关键词:第二代生物燃料;纤维素乙醇;木质纤维素;燃料乙醇21世纪工业迅猛发展,日渐富裕的人们对生活质量的要求越来越高。
汽车的数量逐日增长,对石油过分需求,使得石油价格不断攀升,对石油过分依赖,让国家安全、经济安全及环境安全遭受威胁。
生物燃料是人们寻求替代能源的重要方向。
第一代生物燃料是以玉米、小麦等粮食作物作为生产原料的技术,日趋严峻的世界粮食形势,使之渐失优势,遵循不“与粮争地”,不“与人争食”方针路线的第二代生物燃料正成为未来生物能源产业发展的方向。
第二代生物燃料是以麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料,采用生物纤维素转化为生物燃料的模式,主要发展纤维素乙醇即乙醇燃料。
当世界面临环境与发展的挑战,为避免交通给城市带来污染,乙醇被视为代替和节约汽油的最佳燃料,具有廉价、清洁、环保、可再生等诸多优点。
目前,世界上许多国家都注重生产乙醇的生物技术的开发。
自然界中,废弃木质原料如农林废弃物、草、锯末和木片等都是潜在的生产乙醇的可再生性资源。
自然界每年大约形成8 666亿吨植物有机物,这些可再生性资源如果能够合理利用,将其转化为可替代石油的燃料是一种颇有前途的能源技术,缓解全球面临的资源危机、食物短缺、环境污染等问题。
1第二代生物燃料第二代生物燃料是指摆脱利用粮食作物为原料转化为生物燃料的应用模式,继而以麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料,其原料多来自植物秸秆等废料,不会产生与人争粮的情况,利用降解材料作能源,有利于发展循环经济。
由于第二代生物燃料的技术成本太高一直未能大规模使用。
自2008年以来,传统石化燃料价格飞扬,使用大量粮食转化生物燃料导致全球范围的粮荒,第一代生物燃料饱受诟病,原料价格不断高涨,世界对能源的需求呈现不断上升的趋势。
第二代生物燃料摘要：作者阐述了第二代生物燃料的由来，概括了第二代生物燃料——“草油”的生产工艺和独特优势，并对其未来的发展做出展望。
关键词：第二代生物燃料；纤维素乙醇；纤维素汽油；草油1 第二代生物燃料的由来石油是主要的化石能源之_，—直以来都推动着工业和社会的发展。
然而，地球上蕴藏的可开发石油资源却只剩下几十年的寿命，而且使用石油资源所带来的环境问题也日益突出：石油燃烧会产生大量的含碳氧化物及少量含硫、含氮化合物，这些化合物要么是温室气体，要么能产生酸雨，不仅造成环境污染更能伤害人体健康。
因此，积极寻找一种石油的替代资源就势在必行，于是生物质能就渐渐进入了人们的视wo所谓生物质能就是储存于生物质资源中的能量，这些生物质能源主要是指可再生的有机物质资源，主要包括农作物、树木等植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物等，可以储存由光合作用产生的能量，因此，生物质能也是太阳能的一种转化形式，也具有可再生、应用潜力大等特点，科学家们需要做的就是，将这些能量进行开发并加以应用。
20世纪30年代，巴西最早使用甘蔗进行发酵，生产出乙醇燃料，用以驱动汽车，像巴西这种以可食用作物(主要包括玉米、大豆、甘蔗等)为原料制造出的生物质能被称为第一代生物燃料，其代表产品是通常所说的生物乙醇和生物柴油，前者由富含单糖、寡糖或淀粉的生物质原料经过发酵、蒸馏、脱水等步骤制成，后者为以动植物油脂为原料，经过酯交换反应(碱、酸、酶催化或超临界条件下)加工而成的脂肪酸甲酯或乙酯燃料。
虽然第一代生物燃料已在许多发达国家推广使用，但第一代生物燃料并非长久之计，原因有二。
其一，没有足够的耕地以满足发达国家10％的液态燃油原料需求，比如在2008年，由于生产第一代生物燃料而对粮食作物的额外需求使得粮食价格大幅上涨；其二，原料成本太高，特别是生物柴油，原料构成了其成本的70％，这也使得第一代生物燃料的价格高于石油，远离了人们所期望的对替代石油具有积极影响的能源形式。
第⼆代⽣物⼄醇第⼆代⽣物⼄醇杨巧⽂173********技术概况第⼆代⽣物⼄醇是指相对于⽟⽶⼄醇（第⼀代⽣物⼄醇）⽽⾔，以⽣物质（农林作物废料，即⽊质纤维素）为原料⽣产的⽣物⼄醇，包括纤维素⼄醇和纤维素⽣物汽油两种产品。
技术原理1.纤维素⼄醇⽬前已经建有⽰范装置和⼯业装置的纤维素⼄醇⽣产技术有以下4种：a.硫酸/酶-⽔解发酵技术⾸先把⽣物质原料⽤酸分解为半纤维素糖浆（⽊糖和其他5碳糖）和纤维渣（纤维素和⽊质素），⼆者分离以后糖浆⽤专⽤的酵母发酵为稀⼄醇，纤维素⽤⼯业酶分解并发酵为稀⼄醇，最后通过蒸馏得到燃料级纤维素⼄醇。
⽣物质残渣⽤作锅炉燃料⽣产⼯艺⽤蒸汽。
b.硫酸⽔解-发酵技术⽤浓硫酸作催化剂，把纤维素和半纤维素原料转化为葡萄糖和⽊糖，收率是⽤稀硫酸和酶⽔解的1.5-3.0倍。
⾸先把原料⼲燥到⽔分少于10%，然后与75%的浓硫酸接触，在85℃左右和常压下蒸煮30min，再把⽔解得到的6碳糖、5碳糖与酸和⽊质素及其他固体物分离。
⽊质素和其他固体物⽤作锅炉燃料⽣产⼯艺⽤蒸汽和⼯⼚⽤电。
约98%的酸和100%的糖在模拟移动床⾊谱分离器中回收。
酸循环使⽤，糖通过酵母连续发酵转化为⼄醇(6碳糖100%转化，5碳糖20%转化)。
该⼯艺的关键技术⼀是⽤浓硫酸进⾏⽔解，⼆是⽤⾊谱分离回收酸，⽽不是中和并处理废料。
c.酸⽔解-发酵-酯化-加氢技术1—⽣物质：硬⽊、软⽊、柳枝草、⽟⽶秸秆；2—化学分级分离；3—糖液；4—发酵；5—⼄酸；6—⽣产酯；7—⼄酸⼄酯；8—⼄酸⼄酯外销；9—加氢；10—⼄醇外销；11—氢⽓；12—⽓化；13—残渣去⽓化以废⽊材等为原料，通过酸⽔解得到葡萄糖和⽊糖溶液，然后⽤⼄酸菌发酵把糖转化为⼄酸，接着再酯化得到⼄酸⼄酯，⼄酸⼄酯（全部或部分）加氢得到⼄醇。
氢⽓由酸⽔解得到的⽊质素⽓化⽣产。
由于⽤⼄酸菌发酵把所有糖都转化为⼄酸，不产⽣CO和其他副产物，因此碳没有2损失。
常规⼯艺是通过酵母发酵⽣产⼄醇，每⽣产1个分⼦⼄醇放出1个分⼦CO。
主流第二代生物乙醇技术发展报告1第二代生物乙醇介绍1.1第二代生物乙醇的概念1.2 生物乙醇的发展现状1.2.1 主要燃料乙醇生产地的生产容量1.2.2 全球燃料乙醇生产容量预测1.2.3 燃料乙醇的历史与现状1.3 发展第二代生物燃料乙醇的必要性2 第二代生物乙醇主流关键技术2.1 原料技术2.1.1木质纤维素原料成分与结构2.1.2 主流第二代生物乙醇原料种类2.1.3 能源作物育种与栽培管理技术及经济性特点2.1.4固化成型打包与粉碎技术及经济性分析2.2 预处理水解技术及其它预处理技术2.2.1 酸水解技术2.2.2 蒸汽爆破技术2.2.3 其他预处理技术2.2.4 预处理技术展望2.3 酶解技术2.3.1 酶水解及酶复配技术2.3.2纤维素酶的吸附、脱附与重复利用2.3.3 表面活性剂2.3.4酶解工艺技术及工艺耦合2.3.5 酶解反应器研究进展2.4 发酵技术2.4.1 水解抑制剂抑制作用的减少与消除2.4.2 木质纤维素水解液乙醇发酵条件研究2.4.3 木糖的乙醇生物发酵2.4.4 混合糖底物的乙醇发酵2.4.5 超高浓度乙醇发酵技术2.5 蒸馏与脱水技术3 政策与市场前景分析与建议3.1 政策3.2燃料乙醇产业可持续发展因素3.3燃料乙醇产业可持续发展建议3.4 第二代燃料乙醇产业发展与前景预测1第二代生物乙醇的介绍1.1第二代生物乙醇概念乙醇俗称酒精。
学名乙醇，乙醇在工业生产中又叫酒精，乙醇是其化学名称。
工业上通常叫的无水酒精，含乙醇在99％(V/V)以上，专供科研和作分析试剂用。
酒精的大生产中以含乙醇95％(V/V)以上的医药酒精和99.5（20℃）％(V/V)的工业酒精为主。
酒精的分子式是C2H5OH，分子量为46.07。
按功可划分为：食用酒精、医用酒精、工业酒精和燃料酒精。
在生产工艺上，食用酒精与燃料酒精的区别是，食用酒精要脱杂，不脱水，纯度为95%；而燃料酒精要求脱水，不脱杂，纯度为99.2%。
第二代燃料乙醇原料
乙醇是一种供给宽度很宽的天然可复位燃料，其正是植物硫酸盐和木糖醇经过发酵、蒸馏后形成的醇类燃料。
一般来说，乙醇燃料被定位为第二代燃料，分为两种：化学乙醇和生物乙醇。
一、化学乙醇
1. 乙醇燃料的来源
化学乙醇主要由传统这几种原料（如天然气、汽油等）组成，经过二甲醚反应、
乙烯氢化反应等等一系列的化学反应而产生，被称为“化学乙醇”。
2. 乙醇燃料的优势
化学乙醇最为显著的优势在于其成本更低，而且更容易控制能量输出，也更容易
存储。
二、生物乙醇
1. 乙醇燃料的来源
生物乙醇主要由植物硫酸盐（如玉米）和木糖醇（由木质素降解而来）经过发酵，然后再经过蒸馏而提炼，最终得到“生物乙醇”，也就是第二代乙醇燃料。
2. 乙醇燃料的优势
生物乙醇具有有机天然物质，更具有清洁性与环保性，勤劳反应才能，可以轻易
替换成就发动机驱动，对环境危害较小。
