玉米燃料乙醇技术进展

近十年,随着燃料乙醇产能的快速扩张,美国燃料乙醇生产技术取得了长足的进步。对近年来国际上玉米燃料乙醇行业应用的新技术、新产品以及新方法进行了总结,并对玉米乙醇的发展方向进行了展望,希望对中国玉米乙醇的技术进步有所借鉴。     

资讯动态

<正>D3MAX公司纤维素乙醇技术的中型试验结果好于预期D3MAX公司于2017年4月13日宣布,已完成其D3MAX纤维素乙醇专利技术的中型试验装置,装置位于美国威斯康辛州Stanley的ACE乙醇公司内。该D3MAX玉米纤维制备乙醇过程和技术的测试正在进行     

逼近玉米乙醇指标的先进纤维素乙醇技术

纤维素乙醇产业化的唯一出路是降低综合生产成本至玉米乙醇的盈利水平,实现对玉米乙醇的替代。目前纤维素乙醇技术已经到了一个技术突破和产业化应用的拐点。最先进的纤维素乙醇技术的各项技术指标以及关键的废水排放指标已经接近成熟的玉米乙醇技术水平,并产生大量盈余电力上网。纤维素乙醇的综合生产成本也已经与玉米乙醇接近,具备了与玉米乙醇进行市场竞争的潜力。我国的纤维素乙醇产业化仍然面临着诸如原料收集供应模式不成熟、投资门槛高、工程实践不足等严峻挑战。     

以玉米秸秆为原料同步糖化发酵生产燃料乙醇

以玉米秸秆为原料,经酸法预处理后,采用同步糖化发酵SSF工艺生产燃料乙醇。正交试验获得的最佳体系为:培养温度34℃、发酵pH值5.5、发酵的液固比8:1、当发酵108h后,乙醇浓度可达8.33g/L。该实验为纤维质燃料乙醇的产业化生产提供技术依据。     

典型产纤维小体梭菌的遗传改造及其在纤维素乙醇中的应用研究进展简

以解纤维梭菌（ Clostridium cellulolyticum）和热纤梭菌（ Clostridium thermocellum）为代表的产纤维小体梭菌可以直接完成从木质纤维素原料到乙醇的生物转化,是用于通过整合生物加工技术生产纤维素乙醇的优良候选菌株。然而,这些产纤维小体梭菌的纤维素降解效率及乙醇产量尚不能满足工业化生产的要求,其遗传改造技术的不成熟严重制约了通过定向代谢工程改造提高生产性能的进程。针对这些典型的产纤维小体菌株,各国科学家近年来在基于二类内含子的嗜中温及嗜高温遗传改造平台建立方面取得了较大突破,并通过靶向代谢工程改造,显著提高纤维素乙醇的产量。笔者对这些前期研究工作以及国内外相关研究成果进行系统的总结,并对构建的遗传改造工具的应用前景进行展望。     

典型产纤维小体梭菌的遗传改造及其在纤维素乙醇中的应用研究进展

以解纤维梭菌(Clostridium cellulolyticum)和热纤梭菌(Clostridium thermocellum)为代表的产纤维小体梭菌可以直接完成从木质纤维素原料到乙醇的生物转化,是用于通过整合生物加工技术生产纤维素乙醇的优良候选菌株。然而,这些产纤维小体梭菌的纤维素降解效率及乙醇产量尚不能满足工业化生产的要求,其遗传改造技术的不成熟严重制约了通过定向代谢工程改造提高生产性能的进程。针对这些典型的产纤维小体菌株,各国科学家近年来在基于二类内含子的嗜中温及嗜高温遗传改造平台建立方面取得了较大突破,并通过靶向代谢工程改造,显著提高纤维素乙醇的产量。笔者对这些前期研究工作以及国内外相关研究成果进行系统的总结,并对构建的遗传改造工具的应用前景进行展望。     

章丘圣泉利用玉米秸秆造乙醇取得重大突破

随着乙醇汽油的推广,市民对乙醇的认知度也越来越高。与众多国内企业利用玉米造乙醇不同,章丘一家企业则在研究玉米秸秆造乙醇上取得了突破,被农民废弃的秸秆将成制造乙醇的原料。章丘圣泉与清华大学展开全面技术合作,通过原创和引进相结合的方式,研发以糠醛渣为原料生产纤维素乙醇的技术,现在已取得了阶段性成果,计划于今年10月份前完成小试,年底前完成中试,明年完成5万t乙醇生产项目的建设。     

燃料乙醇非粮化——我国发展纤维乙醇的挑战与对策

在分析国内外燃料乙醇发展状况的基础上阐述了以非粮原料木质纤维素生产燃料乙醇的重要性,着重论述了发展纤维素燃料乙醇所面临的发展机遇和技术挑战,同时对我国纤维乙醇的产业化发展提出了建议。     

纤维乙醇研究现状及展望

介绍了近年来国内外纤维乙醇的研究现状,阐述了目前纤维乙醇生产存在的问题,分析了纤维乙醇产业化亟待解决的关键技术,展望了纤维乙醇的发展。     

生物质的综合利用技术在燃料乙醇产业中的应用

概述了燃料乙醇生产的生物质及其特点,重点阐述了小麦、玉米等原料生产乙醇的综合开发技术,并对甘蔗和木薯为原料生产燃料乙醇进行了经济性评价。     

中国小麦燃料乙醇的能量收益

分析了燃料乙醇能量收益问题提出的背景,国外有关燃料乙醇能量收益研究的最新进展及国内研究现状,采用全生命周期分析方法,计算了小麦燃料乙醇净能量值和能量产投比,对中国小麦燃料乙醇的能量收益进行了评价。主要结论有:如不考虑副产品能量价值,旧工艺和新工艺的NEV分别为-17022MJ/t燃料乙醇和-11778MJ/t燃料乙醇,R值分别是0.64和0.72;如考虑副产品能量价值,旧工艺和新工艺的NEV值分别为2271MJ/t燃料乙醇和11249MJ/t燃料乙醇,R值分别是1.05和1.27,从能源经济性角度看,旧工艺和新工艺的能量收益已是正效益,且新工艺的能量收益显著提高;与美国玉米燃料乙醇生产相比,如考虑副产品能量价值,新工艺和美国玉米燃料乙醇的NEV分别为11249MJ/t燃料乙醇和7457MJ/t燃料乙醇,R值分别是1.27和1.34。由于小麦转化率要低于玉米,因而小麦燃料乙醇的R值会低于玉米燃料乙醇。中国小麦燃料乙醇生产(新工艺)NEV大于美国玉米燃料乙醇的原因在于:中国小麦燃料乙醇副产品综合利用水平(23027MJ/t燃料乙醇)已明显优于美国玉米燃料乙醇(5078MJ/t燃料乙醇)。     

纤维素乙醇统合加工过程中的酵母多酶共展示体系研究进展

利用统合生物加工过程(Consolidated bioprocessing,CBP)生产纤维素乙醇是目前国内外的研究热点。CBP需要一种“集成化”微生物,既能生产水解木质纤维素的多种酶类又能利用水解木质纤维素产生的糖类发酵产乙醇。以酿酒酵母表面展示技术为依托,建立CBP菌株多酶共展示体系的研究主要分为以下两个方向：一是直接将纤维素酶展示在细胞表面,即非复合型纤维素酶体系;另一种是通过表面展示纤维小体(Cellulosome)将纤维素酶间接地锚定在细胞表面,即复合型纤维素酶体系,本文主要从以上两个方向阐述了近几年对于纤维素乙醇生物统合加工过程的研究进展。因纤维小体对纤维素的降解能力比非复合型纤维素酶体系更强,所以其在酿酒酵母细胞表面的组装研究受到越来越多的关注,为了更深入透彻地了解纤维小体的酵母展示技术,文中对纤维小体的结构与功能及其在纤维素乙醇发酵中的应用研究进行重点论述,并对该领域的发展方向进行展望。     

利用废弃物原料生产燃料乙醇的研究进展

乙醇是一种十分重要的工业用途的化工原料。目前国内外学者纷纷采用不同的方法和手段对乙醇发酵进行研究,目前,利用废弃物为原料生产乙醇是热点。本文阐述了利用各种废弃原料生产乙醇的必要性,并分别论述了利用纤维质废弃物、淀粉质废弃物、糖质废弃物等生产乙醇的研究进展,着重论述了利用纤维质废弃物的生产情况,提出了需进一步研究和解决的问题。     

制造生物燃料丁醇的新技术

木质茎、稻草、农业残余物、玉米纤维和外皮都含有大量的纤维素和部分木质素,这些木质纤维材料都可用于制造生物丁醇。丁醇被认为是一种优于乙醇的生物燃料,因为它的腐蚀性更小,热量值更高。如同乙醇一样,丁醇也可添加到汽油中。     

诺维信公司推出新型酶技术提高玉米乙醇生产效率

2013年6月10日,诺维信公司宣布,开始推出可以提高玉米乙醇生产效率5％的新型酶技术。该技术能以更少的玉米产出更多乙醇,并且将玉米油的提取率提高13％,节约8％的能耗。由SpirizymeAchieve、Olexa和Avantec一起使用的新型酶技术能够让生产者以更少的原料产出更多的乙醇,从而提高利润。     

制造生物燃料丁醇的新技术

木质茎、稻草、农业残余物、玉米纤维和外皮都含有大量的纤维素和部分木质素,这些木质纤维材料都可用于制造生物丁醇。丁醇被认为是一种优于乙醇的生物燃料,因为他的腐蚀性更小,热量值更高。如同乙醇一样,丁醇也可添加到汽油中。美国农业部的研究人员Bruce Dien博士和Michael Cotta博士,用物理和化学的方法对难以降解的木质纤维原料进行处理,使之更容易降解。这是Angenent博士将混合物能进行神奇转变非常关键的一步。An-genent博士用包含数千种不同微生物的混合物,并优化了环境条件,以选择一个细菌群落,创造一个有利于玉米纤维转化为丁酸的环境。木质纤维原料来源丰富,是可再生的,它不会与人争粮,用来生产丁醇是处理废弃物的好办法。因为这种生物质是碳中性的,所以不必担心CO2被释放到大气中。许多有战略眼光的企业也加大对生物丁醇的投入。美国杜邦公司(DuPont)和英国石油公司(BP)宣布与英国糖业公司(British Sugar)合作从甜菜中生产丁醇,以添加到混合汽油中。制造生物燃料丁醇的新技术     

燃料乙醇的发展现状分析及前景展望

随着社会经济的高速发展,化石燃料不断消耗及其使用过程所带来的能源短缺、环境污染等问题日益凸显,寻找新的绿色可再生替代能源迫在眉睫。燃料乙醇作为资源丰富、积炭少、可减排温室气体及使用方便的优良燃油品质改善剂及清洁可再生能源,已成为国内外关注并推广使用的绿色燃料。主要对燃料乙醇生产技术的发展进行了综述,重点对燃料乙醇发展历程中各阶段乙醇生产的原料来源、工艺技术进行了论述,讨论了各代燃料乙醇生产过程中所遇到的瓶颈问题,并对其发展趋势进行了展望。目前,燃料乙醇的生产技术主要经历了三代发展,第一代以玉米等糖质和淀粉质粮食作物为原料的乙醇发酵已经实现商业化生产,虽然工艺成熟,但存在粮食安全问题;第二代以农作物秸秆等废弃植物纤维为原料的乙醇生产目前已具备产业化示范条件,其原料来源广泛,转化技术不断提高,最有发展前景;第三代以藻类等绿色植物为原料的燃料乙醇正处于研发阶段,是未来发展的希望。在燃料乙醇生产技术发展过程论述的基础上,讨论了目前其主要技术瓶颈及发展趋势,旨在为燃料乙醇生产的产业化、经济化及可持续化发展提供相关的理论依据。     

加快我国纤维乙醇产业发展的建议

随着我国汽车保有量的不断增长,机动车尾气排放成为影响空气质量的重要因素之一。燃料乙醇具有绿色、环保、可再生的资源优势,能够促进燃烧、减少排放污染。本文从国家能源安全、粮食安全、农民增收和环境污染等多方面综述了发展纤维乙醇产业的重要性和必要性,同时结合当前纤维乙醇产业的发展现状对纤维乙醇产业政策提出了建议。     

耐高温酿酒酵母的选育及其在乙醇发酵生产中的应用

酿酒酵母是乙醇发酵工业的生产菌株,增强菌株的耐温性可以减少乙醇生产中降温带来的成本等问题,保证工业发酵能在高温下正常进行。介绍了耐高温酿酒酵母的常用的和新兴的育种技术方法及主要进展,以及在以玉米、甘蔗、木薯及纤维素为原料的乙醇高温发酵生产中的应用,并讨论了耐高温酿酒酵母的选育工作的挑战和乙醇工业应用前景。     

不同杂种优势群玉米茎秆纤维品质及配合力分析

研究建立快速测定玉米茎秆纤维品质的近红外模型,用于评价不同杂种优势群的玉米材料的茎秆纤维品质。分析纤维品质性状的一般配合力,筛选纤维品质和配合力好的材料,为培育抗倒耐密玉米品种提供借鉴。本试验以玉米茎秆基部第3节间和第4节间为材料,利用近红外光谱漫反射光谱(NIRS)技术建立测定秸秆中纤维素、半纤维素和木质素的数学模型。基于建立的纤维品质模型对一年两点的94份自交系和376份杂交种的茎秆纤维品质进行预测和分析。对不同杂种优势群间整体差异进行方差分析,并评价其一般配合力效应。结果表明,各组分数学模型的校正决定系数、交叉验证和外部验证决定系数在0.801~0.998之间,各项误差在0.131~1.454之间,该模型准确性高,能较为准确预测玉米茎秆的纤维品质,为抗倒伏种质资源材料的鉴定提供参考。各杂种优势群中,旅大红骨群的纤维品质最低,P群和唐四平头群纤维品质及其一般配合力正向效应较好。共筛选出了9个纤维品质好且一般配合力正向效应高的自交系。其中P群有2个,唐四平头群有1个,兰卡斯特群有2个,瑞德群1个,混合群3个。