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小麦秸秆水热预处理半纤维素降解动力学研究

2020-07-21张晗付乾廖强夏奡黄云朱贤青朱恂

化工学报 2020年7期

张晗,付乾,2,廖强,2,夏奡,2,黄云,2,朱贤青,2,朱恂,2

(1 重庆大学工程热物理研究所,重庆400030; 2 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,重庆400030)

引 言

化石能源枯竭以及能源需求不断增加,促进了可再生能源的发展。生物质能源作为一种储量巨大的可再生能源,具有极大的发展潜力[1]。据统计,2016年世界生物质产量约1267亿吨,相当于世界一次能源消耗的9.6 倍[2]。其中木质纤维素原料,如稻草、小麦秸秆和能源作物,由于是最廉价、最丰富的生物质能源,受到广泛的关注[3]。目前对木质纤维素的利用主要有热化学、生物化学等方法,将木质纤维素转化为固、液、气等能源加以利用。近几年,随着乙醇燃料需求量的增大,木质纤维素生化转化制取生物乙醇燃料的技术具有极大的发展前景[4]。

木质纤维素类生物质生化转化制备乙醇燃料主要包含三个阶段:①预处理打破木质纤维素的结构交联;②纤维素的酶解糖化;③微生物发酵制取乙醇燃料[5]。其中,对纤维素的酶解糖化可得到葡萄糖,能直接用于发酵制备乙醇。但是,由于木质纤维素结构紧密、结晶度高以及木质素对酶具有吸附性等因素,使得酶与纤维素的接触面积较小,酶解糖化的速率和效率较低[6]。而预处理技术可以改变木质纤维素的结构,增加酶的可及表面积从而促进酶解糖化效率。近年来,针对木质纤维素进行预处理的技术得到了广泛的研究,常用的有酸碱处理、水热处理、菌酶处理等方法[7]。其中,由于水热预处理环境友好且对设备要求低,研究者对其进行了大量的研究[8-14]。……

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