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。     

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。     

纤维乙醇制乙烯的研究

采用改性HZSM-5催化剂对纤维乙醇脱水制乙烯进行研究,主要考察反应温度、底物加载量以及催化剂负荷性能等对乙烯产率的影响。结果发现：反应温度235℃、纤维乙醇质量分数为40%～95%乙醇质量空速不超过1.7 h-1时乙烯收率达98%以上。     

河南天冠计划在东南亚建乙醇厂

中国第二大燃料乙醇生产商——河南天冠企业集团公司计划在东南亚建厂生产乙醇,并运回中国销售。该公司正在老挝一片面积为5×10^8m^2的土地上种植木薯,足够支持每年30万t的乙醇生产。     

木质纤维生产燃料乙醇工艺的研究进展

利用丰富而廉价的木质纤维原料代替粮食生产燃料乙醇,对经济和社会的可持续发展有着重要的意义。以木质纤维为原料发酵生产燃料乙醇可分为4种工艺:分步糖水解化发酵法、同步糖化发酵法、同步糖化共发酵法和直接微生物转化法。介绍了以上4种工艺的研究进展,并对今后进一步研究提出了建议。     

“纤维素乙醇产业化关键技术研究及示范”项目通过验收

中国科学院过程工程研究所陈洪章研究员主持的中国科学院知识创新工程重要方向项目“纤维素乙醇产业化关键技术研究及示范”以工艺工程一体化研究的总体思路为指导,通过多学科交叉和多种高新技术集成,创立了具有完全自主知识产权的经济合理的秸秆发酵燃料乙醇产业化关键新技术,实现了3000t／a秸秆酶解发酵燃料乙醇示范生产线的连续稳定运转,并使秸秆乙醇的综合成本达到5200元／t,促进了粮食发酵燃料乙醇的经济竞争能力。     

生物柴油产业化示范项目正式启动

我国的生物柴油产业化示范项目正式启动，正式批准了中石油南充炼油化工总厂6万t／，a、中石化贵州分公司5万t／a和中海油海南6万t／a的3个小油桐生物柴油产业化示范项目。国家发展改革委员会相关负责人透露，非粮燃料乙醇稳步推进的同时，开展市场空间及潜力更大的生物柴油产业化示范工作的时机已成熟。据悉，国家发展改革委员会在2007年9月叫停了新增的玉米深加工项目，     

马斯科马湖集团将在密歇根州建立纤维乙醇工厂

密歇根州州长Jennifer Granholm和马斯科马湖集团公司（Mascoma Corporation）CEO Bruce Jamerson日前共同宣布马斯科马湖将在北密半岛建立它的第一个商业化规模运行的纤维乙醇工厂,该乙醇工厂采用先进的联合生物工艺从非粮可再生植物中制取纤维乙醇。     

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。     

乙醇对瘤胃细菌发酵纤维类饲料产短链脂肪酸能力的影响

【背景】瘤胃细菌发酵碳水化合物产生的短链脂肪酸(Short Chain Fatty Acid,SCFA),可作为燃料和化工产品的前体物。乙醇在碳链延伸产生己酸过程中具有重要作用,但对瘤胃发酵不同纤维类饲料产己酸能力的研究少有报道。【目的】揭示乙醇对纤维类饲料体外瘤胃发酵的SCFA产量差异,挖掘潜在的产C5和C6脂肪酸细菌。【方法】利用体外连续传代和Illumina HiSeq测序等技术,比较了添加乙醇对6种饲料产SCFA能力的影响以及细菌群落结构的差异。【结果】6种纤维类饲料的总SCFA产量顺序为黑麦草>小黑麦草>燕麦草>玉米芯>稻秸>甜叶菊。添加乙醇显著提高了小黑麦草、黑麦草的戊酸和己酸产量;细菌群落以厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌门,乙醇显著提高了燕麦草组和小黑麦草组的放线菌门(Actinobacteria)和软壁菌门(Tenericutes)相对丰度;种水平上,甜叶菊、稻秸和玉米芯的优势菌与燕麦草、小黑麦草和黑麦草的优势菌相对丰度不同。相对丰度前10的细菌中,Prevotella sp. DJF CP...     

电融合技术选育能利用木糖和纤维二糖生产乙醇的菌株

以携带营养缺陷型标记的季也蒙假丝酵母(Candida guilliermondii s 208 Arg-)和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae 314)为亲本,采用GH-40l型电诱导基因转移／细胞融合仪,用3个强度为18kV／cm,时程为10μs,间隔为1 s的高压电脉冲处理原生质体,营养互补的融合频率为3．6×10^-3。在选择和非选择培养基上连续传代20余次后,对得到的稳定的融合子进行分析比较,结果表明,它们是两亲株融合后形成的融台体。其中有两株融合子能利用木糖和纤维二糖生产乙醇,F－106利用D－木糖(2％)和纤维二糖(2％)生产乙醇的产量分别为3．1g／l和1．05g／l,F－308分别为0．2g／I和2．8g／l。     

糖蜜乙醇新菌种助生物燃料升级

国家非粮生物质能源工程技术研究中心用比较组学方法培育的高产、高效糖蜜乙醇专用酵母菌种,在甘蔗燃料乙醇新技术产业化示范基地——广西丰浩酒精有限公司实现了工业化应用。新菌种能使发酵醪液酒精体积分数由目前的10％上升到13．7％以上,酒分提高30％,废液减少30％,能耗降低15％。     

纤维小体在燃料乙醇中的应用

纤维小体在木质纤维素的降解中起着重要作用。它不仅含有降解纤维素所需的各种纤维素酶系,而且组装成具有高效催化活性的多酶复合体形式。介绍了纤维小体基本结构与功能,重点概述了其在生物燃料乙醇中的应用并对纤维小体的研究提出了展望。     

海南椰岛拟实施10万t燃料乙醇项目

按照国家生物燃料乙醇产业规划和海南省政府的有关部署,海南椰岛公司拟与国有大型石油化工企业合作实施以木薯为原料年产10万t燃料乙醇和2万t液体CO2（食品级）的“10万t燃料乙醇项目”。该项目总投资约为3．5亿元,其中项目公司资本金比例不低于项目总投资的50％,其余资金将通过申请银行贷款等方式筹集。受国家宏观调控影响,公司在今后的生产经营中会遇到贷款规模限制和融资成本上升的双重压力。     

木质纤维素乙醇预处理技术研究进展

<正>生物炼制是非粮生物质利用大规模产业化成败的关键,也是工业生物技术研究和产业化开发的重点领域,受到了广泛的关注和重视。为此,我们特别邀请了山东大学曲音波教授的科研团队,以连载的形式,对非粮生物质生物炼制过程工程的相关技术和产品开发进行解读,主要从生物质原料的预处理、过程相关的酶水解技术以及发酵菌种改良等方面展开,以期读者对非粮生物质生物炼制技术开发及其产业化发展有一个更深入的了解。     

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。     

纤维素乙醇发酵液中复杂组分对乙醇渗透汽化传质过程的影响

考察了木质纤维素乙醇发酵液中各组分对乙醇透过聚二甲基硅氧烷(PDMS)-silicalite-1渗透汽化膜传质性能的影响。结果表明:酵母细胞、玉米秸秆残渣和发酵用无机盐可增加乙醇通过膜的通量和选择性;而葡萄糖和甘油的存在会对乙醇的透膜传质产生负面影响;木质纤维素水解后的产物如糠醛和羟基丙酮,表现出对膜分离乙醇轻微的抑制作用。本文建立了渗透汽化优先透醇与纤维素乙醇发酵集成过程,批次发酵20 h后乙醇产率从最初的12.95下降到10.22 g/(L·h),60 h后乙醇产率下降为0,葡萄糖消耗速率与乙醇消耗产率呈同样趋势;连续发酵过程中,乙醇产率较稳定地维持在13.30 g/(L·h)。实验证明,集成过程可及时地将产物乙醇分离出去,能够有效地消除产物抑制,提高乙醇生产速率和葡萄糖转化率。     

瞄准乙醇燃料，药企投巨资种红薯

乙醇俗称酒精，粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇与普通汽油按一定比例“勾兑”，就制成了乙醇汽油。长龙药业高层谭先生透露，该集团在万州的红薯种植基地将为重庆即将投资开建的乙醇（酒精）汽油生产线提供原料，一期种植面积10万亩，种植总面积3年内将述50万亩，总投资述5000万元。     

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。