第二代生物燃料-纤维素乙醇汇总

纤维素乙醇1. 简介纤维素乙醇是一种来源于植物纤维素的可再生能源。

它是通过将纤维素分解为糖，然后经过发酵和蒸馏等过程得到的乙醇产物。

纤维素乙醇不仅具有良好的环境友好性，还可以替代传统石油乙醇作为汽车燃料和化工原料，具有重要的经济和环境效益。

2. 纤维素乙醇的生产过程纤维素乙醇的生产过程主要包括以下几个步骤：2.1 纤维素的预处理在纤维素乙醇的生产过程中，首先需要对纤维素进行预处理。

预处理的目的是破坏纤维素的结构，使其更容易被酶解成糖。

通常采用的方法包括物理处理和化学处理等。

2.2 纤维素的酶解酶解是将纤维素分解成糖的过程，需要加入特定的酶来进行催化反应。

酶解的条件包括适宜的温度、pH值和反应时间等。

2.3 糖的发酵酶解得到的糖溶液经过发酵过程，糖被微生物转化为乙醇。

常用的发酵微生物包括酵母和细菌等。

2.4 乙醇的蒸馏发酵过程得到的发酵液还含有很多杂质和水分，需要经过蒸馏来提纯乙醇。

蒸馏通常采用多级精馏的方式，使得乙醇的纯度达到要求。

3. 纤维素乙醇的应用纤维素乙醇具有广泛的应用领域：3.1 可再生能源纤维素乙醇作为一种可再生能源，可以替代传统的石油乙醇作为汽车燃料。

它可以降低碳排放和对非可再生能源的依赖，有助于保护环境和推动可持续发展。

3.2 化工原料纤维素乙醇还可用于生产各种化工产品。

通过进一步的化学反应，纤维素乙醇可以被转化为醋酸、乙二醇等化工原料，应用于塑料、纤维和涂料等行业。

3.3 生物医药纤维素乙醇还具有潜在的生物医药应用价值。

纤维素乙醇可以作为药物载体，用于控制释放药物和提高药效，具有良好的生物相容性和降解性能。

4. 纤维素乙醇的优势和挑战4.1 优势纤维素乙醇作为可再生能源，具有以下优势：•可再生性：纤维素乙醇的生产基于植物纤维素，具有可再生性，不会对能源资源造成过度损耗。

•环境友好：纤维素乙醇的燃烧产生的二氧化碳排放量比传统燃料少，对环境影响较小。

•经济效益：纤维素乙醇的生产和利用可以带动相关产业链的发展，对经济增长具有积极的促进作用。

1.3 第2代燃料乙醇据统计我国目前农作物秸秆总产量约为7亿t ，其中可收集量约为4.5亿t ，但秸秆利用效率不高，如安徽省常年粮食播种面积约1亿亩，农作物秸秆常年可收集总量达4 800万t ，综合利用率81.45%，但产业化利用量仅占利用总量的21%。

以小麦秸秆、玉米秸秆等原料为主的第2代生物燃料乙醇技术越来越受到人们的重视。

第2代燃料乙醇具有“不与人争粮，不与粮争地”等优点，将会是我国燃料乙醇产业化的主要方向[4-5]，木质纤维素乙醇的生产工艺如图2所示。

1.4 第3代燃料乙醇技术第3代生物乙醇主要利用藻类生产，技术尚不成熟，还远未达到工业化生产水平。

该技术路线是利用藻类等高效光生物反应器为原料生产燃料乙醇，具有生产周期短、光合效率高、吸收大气中CO 2等优点，目前正处于研发起步阶段。

在工程藻株开发、有害生物污染控制、低能耗微藻收集、高抗逆性的菌种培育等技术有待突破[6]。

0 引言生物燃料乙醇已发展成为全球可再生能源领域的战略性新兴产业，具有循环经济、环境友好等优点。

2019年9月，我国有关国家部门联合发布的《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》(以下简称《方案》)提出：到2020年，乙醇汽油在全国实现全覆盖。

同时《方案》提出：到2020年建成我国第一座5万t/a 的纤维素乙醇示范工厂，到2025年实现纤维素乙醇技术全面工业化[1]。

1 我国燃料乙醇发展应用现状目前，生物燃料乙醇生产技术按原料来源可分为３代，分别为以玉米、小麦等、甘蔗、甜菜等原料的第1代燃料乙醇；使用木薯、甘蔗等非粮经济作物作为原料的第1.5代燃料乙醇；以农、林废弃物(秸秆等)为主要原料的第2代燃料乙醇和以微藻为主要原料的第3代燃料乙醇技术。

1.1 第１代燃料乙醇第1代燃料乙醇技术已比较成熟，在世界各国广泛使用。

随着国内储备陈粮减少，国家补贴和税收优惠政策已取消，且存在与民争粮等问题，尤其是近日与美国的贸易战加剧，国内玉米一度达到2400～2500元/t ，中国玉米供需情况及价格走势如图1所示，造成其经济效益受到严重影响甚至亏损的局面[2]。

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)1.2 生物乙醇的发展现状 (1)1.2.1 主要燃料乙醇生产地的生产容量 (1)1.2.2 全球燃料乙醇生产容量预测 (5)1.2.3 燃料乙醇的历史与现 (7)1.3 发展第二代生物燃料乙醇的必要性 (10)2 第二代生物乙醇主流关键技术2.1 原料技术 (11)2.1.1木质纤维素原料成分与结构 (11)2.1.2 主流第二代生物乙醇原料种类 (15)2.1.3 能源作物育种与栽培管理技术及经济性特点 (21)2.1.4固化成型打包与粉碎技术及经济性分析 (25)2.2 预处理水解技术及其它预处理技术 (29)2.2.1 酸水解技术 (29)2.2.2 蒸汽爆破技术 (36)2.2.3 其他预处理技术 (42)2.2.4 预处理技术展望 (48)2.3 酶解技术 (49)2.3.1 酶水解及酶复配技术 (49)2.3.2纤维素酶的吸附、脱附与重复利用 (50)2.3.3 表面活性剂 (51)2.3.4酶解工艺技术及工艺耦合 (52)2.3.5 酶解反应器研究进展 (53)2.4 发酵技术 (54)2.4.1 水解抑制剂抑制作用的减少与消除 (55)2.4.2 木质纤维素水解液乙醇发酵条件研究 (56)2.4.3 木糖的乙醇生物发酵 (57)2.4.4 混合糖底物的乙醇发酵 (59)2.4.5 超高浓度乙醇发酵技术 (61)2.5 蒸馏与脱水技术 (63)3 政策与市场前景分析与建议3.1 政策 (66)3.2燃料乙醇产业可持续发展因素 (67)3.3燃料乙醇产业可持续发展建议 (70)3.4 第二代燃料乙醇产业发展与前景预测 (75)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。

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。

纤维素乙醇关键技术及进展近三四十年来，为保障能源安全、减少大气污染及发展农村经济，燃料乙醇异军突起，乙醇汽油应用规模逐步增加，使得传统酿酒工艺进入液体能源领域。

伴随原料的转换，在化学工程和发酵工程等学科的交叉带动下，逐步孕育了纤维素乙醇工程这一新的分支。

2012年完成的中试经济评价为纤维素乙醇产业化奠定了基础，在技术指标上虽与玉米乙醇有一定距离，但已初步具备产业化条件。

文章概述了纤维素乙醇工业化在原料、酶制剂成本、发酵效率、能耗和水耗、专用装备方面所面临的主要挑战，在此基础上总结了纤维素乙醇预处理、酶解、发酵关键技术的研发进展及其在产业中的应用，讨论了研发的热点和难点，并对产业化发展模式及今后的技术发展方向作了展望。

自20世纪70年代以来，为缓解石油短缺、解决“三农”问题、推进生态环保，燃料乙醇产业得以发展，使用量逐年增加，2014年世界燃料乙醇产量已达到7400万吨，由传统的酿造领域跨入液体运输燃料领域。

近十年来，在向非粮原料转换的过程中，纤维素乙醇工程这一新兴学科分支逐步形成。

纤维素乙醇较第一代燃料乙醇在能量投入产出、温室气体减排方面有较大的优势，作为第二代燃料乙醇已在美国、巴西、欧洲、中国等国家/地区建成上百套中试装置，2012年纤维素乙醇完成中试技术经济验证后，示范装置也已陆续开始建设。

截至2014年底，世界已有8套装置投入试运行，累计产能超过40万吨/年。

表1列出了世界主要纤维素乙醇示范装置，预计到2017年，全球至少有25个项目投产，纤维素乙醇年生产能力超过100万吨。

经过多年中试研发的努力，示范装置的技术水平已达到较高的程度，采用先进技术的纤维素乙醇酶解底物固含量已达到25%，得到糖浓度达140g/L，发酵后乙醇浓度接近6%（质量分数）。

然而，这与技术成熟、发酵乙醇浓度超过15%（质量分数）的玉米乙醇相比，整体经济性还有待提升。

1纤维素乙醇工业化遇到的主要挑战剖析纤维素乙醇的各个工艺过程，遇到的主要问题可以归纳为以下五个。

生物乙醇技术概论余迪5090309377摘要：生物乙醇是以生物质为原料生产的可再生能源。

它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。

汽油掺乙醇有两个作用：一是乙醇辛烷值高达115，可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能；二是乙醇含氧量高，可以改善燃烧，减少发动机内的碳沉淀和-氧化碳等不完全燃烧污染物排放。

同体积的生物乙醇汽油和汽油相比，燃烧热值低30％左右，但因为只掺入10％，热值减少不显著，而且不需要改造发动机就可以使用。

本篇文章主要是对国内外各类燃料乙醇加工制取工艺进行大致介绍，并分析当今世界生物燃料乙醇生产的发展趋势。

关键词：生物质，燃料乙醇，发酵，工艺，能源。

1.生物乙醇简介生物乙醇是以富含淀粉，糖分的生物质为原料通过发酵和蒸馏提纯制得的乙醇，属于可再生资源。

生物质原料包括玉米，高粱，小麦，大麦，甘蔗，甜菜，土豆等含糖类和淀粉的农作物。

此外城市垃圾，甘蔗渣，小树干，木片碎屑等纤维质原料也可用来生产生物乙醇。

目前生物乙醇主要来自于谷物粮食发酵，该工艺生产技术已经相当成熟，但生产成本较高，且受到粮食安全等社会因素的制约。

生物乙醇最廉价的智取途径是废弃的农作物秸秆发酵。

生物乙醇可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。

汽油掺乙醇有两个作用：一是乙醇辛烷值高达115，可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能；二是乙醇含氧量高，可以改善燃烧，减少发动机内的碳沉淀和-氧化碳等不完全燃烧污染物排放。

同体积的生物乙醇汽油和汽油相比，燃烧热值低30％左右，但因为只掺入10％，热值减少不显著，而且不需要改造发动机就可以使用。

2. 燃料乙醇燃料乙醇是一种绿色可再生资源，随着科学技术的发展，粮食和各种植物纤维都可以加工生产出燃料乙醇，燃料乙醇的原料来源相当丰富，而且可以循环再生。

燃料乙醇的出现不仅仅减少了对石油资源的依赖，燃料乙醇还可以很大程度的改善汽车尾气污染和提升发动机燃烧效率。

由于乙醇是燃油氧化处理的增氧剂，可以使汽油增加内氧燃烧充分，达到节能和环保目的。