秸稈酶解及煉制燃料乙醇的研究.pdf

1、隨著社會的不斷發(fā)展，煤炭、石油等不可再生資源日益短缺，利用秸稈生物質(zhì)制備燃料乙醇引起人們的高度關(guān)注。由于秸稈致密的結(jié)構(gòu)，必須進(jìn)行適當(dāng)解聚，以實(shí)現(xiàn)秸稈高效轉(zhuǎn)化。本文采用復(fù)合酶法、N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)兩步水解法對玉米秸稈進(jìn)行解聚，同時對解聚副產(chǎn)物及抑制作用進(jìn)行研究，這為秸稈資源的高效轉(zhuǎn)化利用提供有效的實(shí)用價(jià)值。取得的主要成果如下:
　　(1)玉米秸稈經(jīng)酸水解后再用復(fù)合酶酶解，秸稈表面結(jié)構(gòu)疏松，整體出現(xiàn)分層，并伴隨有裂縫

2、和孔道，秸稈纖維細(xì)胞壁皮層結(jié)構(gòu)被破壞。纖維素結(jié)晶度變化可知，采用酸解聚，主要破壞了纖維素的無定型區(qū)域，而酶解主要破壞了纖維素的結(jié)晶區(qū)，使大部分纖維素轉(zhuǎn)化成可溶性糖。當(dāng)酶解時間為48h，果膠酶、β-葡萄糖苷酶、纖維素酶分別為45U/mL、30U/mL、60U/mL時，在此條件下，葡萄糖、木糖和酶水解得率分別為67.83％、3.25％、73.65％，相比纖維素酶和β-葡萄糖苷酶兩種酶解，葡萄糖、木糖和酶水解得率分別提高了21.82％，2.5

3、2％，21.67％，而相比單一纖維素酶酶解分別提高了65.04％、20.82％、65.06％。分步糖化發(fā)酵5天后，相比纖維素酶單一酶解發(fā)酵乙醇含量提高了72.50％。
　　(2)以玉米秸稈為對象，糖得率及乙醇產(chǎn)量為指標(biāo)，對經(jīng)1-7％酸解聚后的抑制物對乙醇發(fā)酵的影響進(jìn)行系統(tǒng)考察。解聚抑制物單因素對乙醇發(fā)酵影響不大，但當(dāng)他們同時存在時，乙醇含量降低為原來的一半左右。當(dāng)硫酸解聚濃度為5％時，解聚抑制物對乙醇發(fā)酵抑制作用最大。糠醛(≥3.

4、0 g/L)、乙酸(≥3.0 g/L)、阿魏酸(≥5.0 g/L)、5-HMF(≥5.0 g/L)可使發(fā)酵延滯期變長，5.0 g/L糠醛、10.0 g/L乙酸、7.0 g/L阿魏酸和7.0 g/L對香豆酸可完全抑制發(fā)酵進(jìn)行;單因素試驗(yàn)表明對乙醇發(fā)酵抑制作用:糠醛＞乙酸＞阿魏酸＞對香豆酸＞5-HMF。相對于一次性給料，分批給料可使乙醇含量提高59.5％。
　　(3)采用N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)耦合酸解聚玉米秸稈，可以有效

5、降低纖維素的結(jié)晶度，提高葡萄糖得率。當(dāng)3％酸+NMMO7h解聚處理，葡萄糖、木糖最大得率分別為48.37％和28.64％，秸稈酶解得率最大為65.05％。相應(yīng)的乙醇得率由原來的18.82％提高到48.43％。
　　(4)采用N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)聯(lián)合堿解聚玉米秸稈，可以有效轉(zhuǎn)移半纖維素和木質(zhì)素。通過增加預(yù)處理的時間，半纖維素由未處理秸稈的29.13％下降到8.94％。兩步法解聚明顯提高秸稈酶解得率，采用1％堿聯(lián)合50