纤维素燃料乙醇制备发酵抑制物生成机制探索开题报告

全文总字数：4140字

1. 研究目的与意义

利用可再生的纤维素类物质生产燃料乙醇，对于缓解我国原油进口、能源消耗和环境生态保护的压力具有特别重要的战略意义。纤维素类资源具有来源丰富、品种多、再生时间短等优点。与利用玉米等农作物提取乙醇的传统方法相比,纤维乙醇燃料则是以稻草和木屑等纤维类物质为原料,在燃烧时产生的能量要大大高于生产时耗费的能量。因此,以纤维素降解发酵生产乙醇是一个具有巨大潜力的新领域。在此领域中，原料预处理所产生的降解产物的抑制效应是贯穿各个工艺环节的极其重要的影响因素，但是目前基础性研究工作和控制技术十分匮乏。因此，针对木质纤维原料烯酸预处理的降解产物开展纤维素乙醇制备关键性限制因素的发掘及控制消减技术的研发，对于其生产技术的系统集成和工艺优化，并最终降低生产成本和推动产业化生产具有重要的理论指导和现实意义。

2. 国内外研究现状分析

利用秸秆等木质纤维素原料生产燃料乙醇是国际公认的技术难题,也是最有前途的技术之一。我国从2002年开始生物燃料乙醇试点工作，虽然时间不长，但发展速度很快。目前我国发展非粮乙醇的可行之路，在于发展用甜高粱、甘薯、木薯等原料来替代粮食。

美国加利福尼亚大学开发了以玉米秸秆、稻草及其他含纤维素废料为原料生产燃料乙醇技术。酒精得率为原料量的10％左右，即1t秸秆得到96l酒精。

欧盟委员会提出到2020年运输燃料的20%将用燃料乙醇等生物燃料替代；日本制订了阳光计划；印度制订了绿色能源工程计划；巴西制订了乙醇能源计划等。

3. 研究的基本内容与计划

本课题拟选取全玉米秸秆为实验材料，分离制备出典型的模型物：热水抽提物、乙醇抽提物和半纤维素，分别测试和研究它们在稀酸蒸煮预处理条件下的主要降解产物及生成规律，建立抑制物生成动力学，确定温度、酸浓度、反应时间或底物浓度对抑制物生成的影响强度及相互之间的交互作用，为后续的抑制机制及相关研究提供理论指导。

（1）模型物的分离与制备：尽量保持模型物的天然状态；测定模型物的组成；

（2）热水提取物的降解动力学；

4. 研究创新点

（1)全面分析木质纤维原料烯酸蒸爆预处理过程中的各类降解产物，系统研究它们对酶水解、乙醇发酵的影响规律和动力学；

(2）基于系统论的思想，从原料预处理、酶水解、乙醇发酵的废水处理的整个系统提出关键性限制因素控制和消减的策略和技术方法。