技术简介:
我国是农业大国,农作物秸秆产量丰富(我国年产7亿多吨),其中玉米秸秆占35%,除少量作为饲料和部分还田外,绝大部分以微生物无用分解方式进入自然生态循环系统。如果能利用其中的10%来生产燃料乙醇,将获得400万吨的乙醇产量,节约粮食100万吨以上。
一、国内玉米秸秆某企业生产燃料酒精案例分析
(一)玉米秸秆原料成分
玉米秸秆三大主要成分是纤维素、半纤维素、木质素、玉米秸秆原料的成分见表1。其中,纤维素和半纤维素占干重的64%,可以为乙醇发酵提供丰富的转化糖。
表1 玉米秸秆原料的成分
纤维素/% 半纤维素/% 木质素/% 灰分/% 非细胞壁成分% 其他/%
38。9 25。1 19。5 5。8 7。9 2。8
(二)玉米秸秆制燃料乙醇的工艺流程
玉米秸秆制燃料乙醇的工艺流程,按工艺操作的顺序,将整个流程分解为7个部分:秸秆预处理、酶水解、发酵种子培养、酒精发酵、醪液分离、蒸馏脱水、木糖制备。
1.玉米秸秆预处理 玉米秸秆与其他作物秸秆类似,纤维素的微小构成单位被半纤维素和木质素形成的鞘所包围。借助化学的、物理的和生物的方法进行预处理,使纤维素与木质素、半纤维素之间的紧密结构变得疏松,破坏纤维素的晶体结构,打断部分β-1,4-糖苷键,使后续的水解容易进行。玉米秸秆预处理可以采用的方法较多,常见的秸秆预处理方法列于表2。选择预处理方法的基本原则是低成本、高效率、产糖高和与水解工艺相匹配。
技术的应用领域前景分析:
我国的国情决定了大规模发展燃料乙醇生产必然要利用不与人争粮、不与粮争地的秸秆等木质纤维素为主要原料。2006年我国泽生生物科技有限公司建立了年产3000t秸秆酶解发酵燃料乙醇产业化示范工程。该工程的主要设施有:5m3蒸汽爆破系统、100m3纤维素酶固态发酵系统和110m3秸秆固相酶解同步发酵吸附分离三重耦合反应系统。这些装置及技术均具有我国独立的自主知识产权,取得了完整的技术工艺参数,为秸秆酶解发酵万吨级乙醇工业化生产积累了宝贵的经验。该实验室已经在秸秆组分分离、纤维素酶固态发酵、秸秆纤维素高浓度发酵分离酒精耦合过程等秸秆酶解发酵燃料乙醇关键技术上取得重大突破。为秸秆纤维素发酵和综合利用技术等方面奠定了雄厚的技术基础。
经济收益分析:
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