基于碱法预处理的木质纤维原料制取燃料乙醇的研究开题报告

1. 研究目的与意义

本课题针对传统纤维素燃料乙醇研究存在能耗大、废水处理难度大的问题，旨在建立废水零排放、能源自给的木质纤维原料制取燃料乙醇新的技术方法，该技术方法的实施对于木质纤维原料制取燃料乙醇的商业化开发有重要意义，应用前景广阔。

2. 国内外研究现状分析

随着世界人口的增加和各国工业化程度的提高，能源的消耗也在稳步增加。石油是满足能源需求的主要资源，但是石油资源是有限的，科学家们预测2050 年原油的生产将由现在的每年250 亿桶下降到50 亿桶，所以开发新的可替代能源引起科学家们广泛的兴趣。乙醇是一种可以通过糖发酵获得的可再生能源。在美国，乙醇已经被广泛地作为特殊的石油替代品。从20 世纪80 年代开始，用玉米生产的燃料乙醇就被作为酒精－汽油混合燃料或者氧化燃料来使用。这些气体燃料中包含乙醇的体积量高达10%。

使用乙醇混合燃料不但可以减少汽油的用量，还可以减少温室气体的排放。燃料乙醇是指作为燃料添加到汽油、柴油中的乙醇,可部分替代石油,缓解石油资源短缺。从生物质光合作用、生物质制燃料乙醇到乙醇燃烧的过程在自然界形成了co₂ 的闭合循环,可缓解地球的温室效应,燃料乙醇还可降低汽车尾气污染,因而燃料乙醇具有重要的生态、环保意义。汽油中乙醇的体积分数低于10% ～15%时,不仅不需对现有汽车发动机进行改进且汽油还具有辛烷值高和抗爆性好的优点,因而燃料乙醇已在世界许多国家广泛应用,推广力度不断加大。然而使用玉米生产的乙醇燃料比石化燃料成本高，因为玉米既要提供食品和饲料、又要用于大量地生产乙醇，这是不可行的，毕竟土地资源是有限的。废弃木质纤维原料比如农林废弃物、草、锯末和木片等是潜在的生产乙醇的可再生性资源。

在过去的20 年里，对木质纤维原料转化乙醇的方法开展了广泛研究。一般来说，转化分为两步：木质纤维中的纤维素水解成可发酵的糖；糖发酵成乙醇。水解通常采用纤维素酶催化，发酵通过酵母菌或细菌实现。影响纤维素水解的因素包括废弃原料的多孔性（可到达的表面积），纤维素纤维的结晶度以及木素和半纤维素的含量。木素和半纤维素的存在使得纤维素酶很难到达纤维素，降低了水解效率。

3. 研究的基本内容与计划

预处理过程对物料组分的影响及物料衡算,预处理过程对物料酶水解性能的影响,碱处理原料酶水解过程的研究,碱处理原料发酵过程的研究.

1周，制定实验计划，准备实验仪器和实验药品

2-5周，原料的预处理条件的研究，准备后续试验所需的经过预处理的原料。

4. 研究创新点

利用纸浆法预处理木质纤维素原料，这样处理后的纤维素物料发酵时，利用率会大大提高。