基于苯氧乙醇碱体系年处理100吨竹屑制备可发酵性单糖的设计文献综述

 2022-02-13 06:02

全文总字数：6094字

1前言

1.1 研究背景

石油、煤炭、天然气等化石能源是现代社会能源利用的主体，目前化石能源越占全球总能源消费的70%左右[1]。由于化石能源的不可再生且在开采过程中极易对环境造成严重的污染，因此在当今社会经济的快速发展，化石能源价格的持续上涨和环境压力日益加重的背景下，如何快速高效地寻找可再生清洁能源替代化石能源已成为重中之重[1]。而对于风能、水能、潮汐能等可再生能源的研究相较于生物质能源已经较为成熟[2]。随着对生物质能源的深入探究，生物质能源的消费总量已经成为仅次于石油、煤炭、天然气[2][3]。

由于石油枯竭和温室气体排放引起的全球气候变化，人们激发了寻找化石燃料可再生替代品的兴趣，因此研究人员进行了大量的研究探索[4]。从全球碳循环角度看，利用生物质能源不会导致大气中二氧化碳浓度的增加，因为生物质能源再利用的过程中产生的二氧化碳在植物光合作用的过程中会被吸收[5]。而近年来生物乙醇作为一种主要的石油替代品[10]，它的生产原料、生产工艺以及生产得率都得到了广泛的研究，其中以木质纤维素生物炼制[6]，从木质纤维素原料中生产生物乙醇已成为了当今能源产品系统中一个重要的趋势[7]，该过程包括两大步骤：水解木质纤维素转化为还原糖，接着利用酵母或其他细菌将可发酵糖转化为酒精[8]。

生物炼制是利用农业废弃物、植物基淀粉和木质纤维素材料为原料，生产各种化学品、燃料和生物基材料[9]。根据近年来研究开发的不同情况，生物炼制分为3种系列：①木质纤维素炼制：用自然界中干的原材料如含纤维素的生物质和废弃物作原料；②全谷物炼制：用谷类或玉米作原料；③绿色炼制：用自然界中湿的生物质如青草、苜蓿、三叶草和未成熟谷类作原料。生物炼制大幅扩展可再生植物基原材料的应用，使其成为环境可持续发展的化学和能源经济转变的手段[9]。

实验室主要是利用木质纤维素生物炼制燃料乙醇，木质纤维素由于其结构的紧密性以及复杂性，需要通过预处理过程移除或降解木质纤维素的成分来进一步将木质纤维素水解从而转化为可发酵性单糖[13] 。预处理过程能够移出半纤维素，降低纤维素结晶度并提高原料的多孔性，提高酶解效率。在预处理过程中，酸预处理具有有效性和低成本性等优点，稀酸预处理能够有效地降解半纤维素成为单糖以及可溶性低聚物，以此来促进纤维素的转化[14]。酸预处理法对于半纤维素中的木聚糖转化为木糖的作用较为明显。碱预处理处理条件温和且有相对较高的总糖得率，碱预处理的润胀作用能有效提高纤维原料的孔隙度，并作用于木质素破坏纤维原料的结构，以此促进酶水解效率的提高[14]。

目前现有的木质纤维素预处理技术存在着不同的缺陷，如实验条件不温和、木质素脱除率低、半纤维素会转变为抑制物、无法循环利用、浪费原料、对环境会造成不同程度的污染等。所以优化发展预处理的关键技术，提高实验过程的效率并降低成本是在木质纤维素预处理这领域需要努力的一个方向[8]。

1.2 立题依据

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