基于制浆造纸平台的生物质精炼研究

<正>资源短缺与能源危机是目前全球经济发展所面临的普遍问题,因此开发和利用木质纤维生物质资源替代化石资源具有重要的现实意义和长远的战略意义."生物质精炼"的概念来源于石油精炼,是指将植物木质纤维加工分离成为纤维素、半纤维素和木质素,分别进行高附加值利用,主要用于生产清洁能源、高附加值化学产品、生物质复合材料等.由于从木质纤维中分离上述三大组分本身的成本已经很高,再加上后续的化学/生物加工成本,因此这种意义的"生物质精炼"目前还难以实现工业化生产,     

生物质快速热解制取液体燃料的技术经济分析

为考察生物油超临界乙醇提质方法的能源效率和经济性能,建立了生物质快速热解超临界乙醇提质制取液体燃料工艺流程及其仿真模型.在仿真计算的基础上,对液体燃料生产成本进行计算,将生物质快速热解超临界乙醇提质制取液体燃料与生物质热解催化加氢和纤维素制乙醇方法进行对比,并通过敏感性分析研究了不同因素对液体燃料生产成本的影响.结果表明:液体燃料生产成本为6 052元/t(216元/GJ),略高于生物质热解催化加氢工艺,但明显低于纤维素制乙醇工艺;对液体燃料生产成本影响最大的因素是生物油产率和乙醇价格,提高热解过程中生物油产率和减少提质过程中乙醇消耗均有利于提高系统经济性能.     

生物质制取液体燃料技术发展趋势与分析

叙述了利用生物质制备液体燃料的4种技术及其原理、工艺过程；着重介绍了近年来各种技术发展中出现的新趋势，如选择性快速热解、直接液化藻类植物、选择性超临界萃取、模拟生物功能处理木质纤维素；列举了包含新趋势的实验例子；最后对各种技术做了分析。     

木质纤维素的超临界二氧化碳预处理技术

以木质纤维素为原料制备燃料乙醇是可再生能源发展的重要方向,预处理技术则是木质纤维素水解为可发酵糖工艺的关键步骤。超临界二氧化碳预处理是一种清洁高效的新方法,日益受到重视。文中总结了近十五年来国际上在此领域的研究成果,主要包括：涉及到的生物质种类、对应的操作条件和相关度、特色研究结果、对作用机理的认识等。在此基础上,指出了今后应该继续探索的方向和亟需解决的关键问题。     

城市生态化是文明进化的里程碑——王涛院士谈城市生态化与森林能源

进入21世纪,为了推动中国生物质能源的开发利用,王涛院士通过对"全国主要生物质液体燃料木本植物资源的普查、研究与开发",筛选出可以作为生物质液体燃料原料的主要木本能源植物并对其进行了系统的研究。在此基础上,承担科技部"十一五"科技支撑项目"农林生物质资源高效培育技术研究",为生物质液体燃料产业化提供了资源基础。     

木质纤维素水解制化学品的研究进展

 木质纤维素是地球上最为丰富的可再生资源,对其进行研究和利用可以有效缓解对化石能源的依赖。木质纤维素的结构较为复杂,因此木质纤维素水解技术是木质纤维素转化过程中的关键。本文介绍了木质纤维素水解产糖技术存在的问题,对比了木质纤维素水解产糖主要方法的优缺点,概述了国内外最近的利用木质纤维素水解方法制备多元醇类化学品、能源化学品、新平台化学品的研究进展。针对木质纤维素的水解难题及木质纤维素水解制化学品的发展方向提出了展望。     

5种狼尾草属植物生物能用性状评价及利用方式

针对5种狼尾草属植物的农艺性状、含水量、木质纤维素含量等共11个指标进行测定和分析,并将茎、叶与全株的木质纤维素含量进行了相关性分析.结果表明:1供试5种狼尾草属植物的农艺性状以及木质纤维素含量等能用性状均呈现显著差异,其中,纤维素含量为杂交狼尾草(1号及2号)及象草显著大于台湾甜草及红象草,木质素含量为象草杂交狼尾草2号杂交狼尾草1号台湾甜草红象草;2相关性分析表明,植株茎叶的木质纤维素含量与全株均呈现一定的相关性;3对5种植物的利用方式进行评价,杂交狼尾草1号是纤维乙醇生产和沼气发酵的良好材料,杂交狼尾草2号次之.研究结果对于狼尾草属植物优质材料的培育和能源利用具有一定的理论指导和参考价值.     

欢迎订阅2015年《林产化学与工业》

<正>《林产化学与工业》创刊于1981年,由中国林业科学研究院林产化学工业研究所、中国林学会林产化学化工分会共同主办,为全国林产化工行业的学术类期刊。报道范围是可再生的木质和非木质生物质资源的化学加工与利用,包括生物质能源、生物质化学品、生物质新材料、生物质天然活性成分和制浆造纸等,主要包括松脂化学、生物质能源化学、生物质炭材料、生物基功能高分子材料、胶黏剂化学、森林植物资源提取物化学利用、环境保护工程、木材制浆造纸为主的林纸一体化和林产化学工程设备研究设     

显微技术在木质纤维素生物质预处理 研究中的应用进展

木质纤维素生物质细胞壁中主要组分(纤维素、半纤维素和木质素)相互交织形成的网状结构是生物质转化过程中的天然抗降解屏障。有效的预处理能打破这种屏障,提高酶水解转化效率。显微技术包括显微镜技术和显微光谱技术,能够在多尺度下展现木质纤维素生物质在预处理中细胞壁微观结构变化和组分含量等信息。笔者介绍了原子力显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微拉曼光谱等显微技术在木质纤维素生物质预处理过程研究中的应用。利用显微镜技术可直接观察预处理中细胞壁表面结构的变化,并分析其对酶水解可能产生的影响; 利用显微光谱技术可原位分析预处理对细胞壁组分化学结构与超微结构的影响; 多种显微技术组合弥补了单一手段的不足,可获得木质纤维原料生物构造、组分含量及分布等方面更为详细的信息。     

生物质液体燃料生产系统技术经济建模及分析

利用生物质生产液体燃料是世界可再生能源发展的趋势之一。由于生物质液体燃料的原料来源及收集方式和生产工艺具有特殊性,其生产系统与现有化石液体燃料有较大区别。该文建立了包括多个通用模块的技术经济分析模型,以解决不同原料和工艺路线的生物质液体燃料生产系统的投资及成本分析和生产组织优化等问题。利用该模型对以玉米秸秆为原料的乙醇生产系统进行了案例分析。分析结果表明:目前1万t/a规模的玉米秸秆乙醇单位成本以加工费用为主,乙醇产出系数和生产操作费用系数变化对于成本影响最大。     

生物质液体燃料生产系统技术经济建模及分析

利用生物质生产液体燃料是世界可再生能源发展的趋势之一。由于生物质液体燃料的原料来源及收集方式和生产工艺具有特殊性,其生产系统与现有化石液体燃料有较大区别。该文建立了包括多个通用模块的技术经济分析模型,以解决不同原料和工艺路线的生物质液体燃料生产系统的投资及成本分析和生产组织优化等问题。利用该模型对以玉米秸秆为原料的乙醇生产系统进行了案例分析。分析结果表明:目前1万t/a规模的玉米秸秆乙醇单位成本以加工费用为主,乙醇产出系数和生产操作费用系数变化对于成本影响最大。     

生物乙醇生产及木质纤维素稀酸预处理的研究进展(英文)

作为一种汽油替代品,液体燃料因其可持续及环境友好的特点引起了人们的广泛兴趣.文中介绍了几种能够替代汽油的液体燃料:生物甲醇、生物乙醇和生物丁醇,指出生物乙醇最具潜力.对生产生物乙醇的原料进行了概述,指出由于政策性限制,使用淀粉或糖来生产乙醇受到制约,因此人们转向利用木质纤维原料来生产乙醇.在分析了各种木质纤维原料不同的预处理方法后,指出稀酸或稀酸与蒸汽爆破相结合的方法具有经济可行性,但稀酸预处理木质纤维易产生糠醛、羟甲基糠醛、木素小分子等发酵抑制物,因此在未来设计生物质转化液体燃料时要考虑减少这类物质的生成,降低其后续影响.     

生物质工程前沿领域关键技术研究进展

阐述了生物质工程前沿领域植物生物质利用关键技术,着重论述了我国在木质纤维素水解、还原糖微生物利用、代谢产物分离与纯化方面取得的研究进展和独到的技术优势;同时指出。国家有关部门应予以政策和资金方面的支持,使我国能够在上述关键技术上尽快取得重大突破,以推动我国的生物产立业化发展。     

木质纤维素预处理衍生抑制物对产溶剂梭菌的胁迫机制及解抑制策略研究

产溶剂梭菌利用木质纤维素类生物质生产丁醇等液态燃料,是缓解当前能源紧缺、温室气体过量排放的有效途径之一。预处理操作是木质纤维素生物转化的关键步骤,而在此过程中衍生的一系列发酵抑制物是限制其高效/高值转化的主要瓶颈;了解木质纤维素在不同预处理条件下的抑制物衍生特征、解析产溶剂梭菌对该类物质的胁迫响应机制,并建立高效的解抑制工程策略,是实现梭菌高效合成生物丁醇的关键。基于此,首先,介绍多种预处理工艺的优缺点及衍生抑制物种类和质量浓度特征,其次,阐述产溶剂梭菌对主要预处理抑制物的胁迫响应机制,并重点介绍各类高效的解抑制工程策略。最后,展望了木质纤维素高效转化生产燃料的发展趋势,探讨包括应用人工神经网络辅助的预处理工艺优化、基于适应性实验室进化策略和合成生物学等技术手段强化菌株耐受抑制物的鲁棒性能等研究方向。本文将为木质纤维素资源转化和生物丁醇的高效生产提供借鉴。     

甘肃发展生物质液体燃料的现状分析与思考

在甘肃发展生物质液体燃料的生物资源主要有:甜高粱、甜菜、文冠果、油葵。分析了这几种植物资源在甘肃的现状以及面临的主要问题,提出了在甘肃发展生物质液体燃料的建议。     

生物质能：21世纪主要能源之一

生物质能是由植物光合作用固定于地球上的太阳能,有可能成为21世纪主要新能源之一。据估计,植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍;而作为能源利用量还不到其总量的l%。高效利用生物质能源,生产各种清洁燃料,替代煤炭,石油和天然气等燃料,生产电力。而减少对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,减轻能源消费给环境造成的污染。专家认为,生物质能源将成为未来持续能源重要部分,到2015年,全球总能耗将有40%来自生物质能源。生物质能采用高新技术将秸秆、禽畜粪便和有机废水等生物质转化为高品位能源,开发生物质能源将涉及农村发展、能源开发、环境保护、资源保护、国家安全和生态平衡等诸多利益。发展生物能源的初衷就是保护生态环境,在实际应用中也是以此为基点。这也是我国超前发展的一次很好机会,发展生物质能是一件利国利民的好事情。生物质能源不仅是安全、稳定的能源,而且通过一系列转换技术,可以生产出不同品种的能源,如固化和炭化可以生产因体燃料,气化可以生产气体燃料,液化和植物油可以获得液体燃料,如果需要还可以生产电力等。目前,世界各国,尤其是发达国家,都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术,保护本国的矿物能源资源,为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。     

Ir-ReO_x/SiO_2耦合HZSM-5催化转化生物质原料制备C5/C6烷烃的研究

在双相体系中以Ir-ReO_x/SiO_2耦合HZSM-5作为催化剂制备生物汽油,并探究了反应时间、反应温度和氢压等因素对液态烷烃产率的影响,同时还研究了HZSM-5的催化作用和转化过程中的主要反应.实验结果表明:以生物质秸秆为原料,当反应条件为温度170℃、氢压7MPa时可以得到较高的C5/C6烷烃产率.同时,发现脱水反应是木质纤维素类生物质制备C5/C6烷烃的关键控制步骤;在反应中,相比于其他酸性催化剂,HZSM-5具有适宜的路易斯酸位和勃朗特酸位,还具有特殊的孔道结构,能够富集反应物浓度,表现出较高的催化活性.     

生物质油提质加氢脱氧催化剂研究进展

随着化石能源的日益减少,来源于木质纤维素基可再生生物质油越来越受到人们的关注.但是,与石油相比,生物质油含氧量高,导致其能量密度低、黏度高、热和化学稳定性差,因而必须进行脱氧提质才能用作发动机燃料.在生物质油提质方法中,加氢脱氧(HDO)最具应用前景.综述了木质纤维素基生物质油HDO催化剂的研究进展,包括过渡金属硫化物、磷化物、氮化物和碳化物,贵金属,金属-酸双功能催化剂,过渡金属以及非晶态合金等.过渡金属硫化物催化剂用于HDO时,会因S被氧化物或水中O逐步取代而失活;贵金属催化剂虽具有高HDO活性和选择性,但因价格高、资源受限而无法大规模应用;过渡金属氮化物、碳化物和过渡金属催化剂活性较高,但会在HDO中因结焦或氧的嵌入导致催化剂失活;非晶态合金催化剂具有较高HDO活性,但热稳定性较差;过渡金属磷化物的HDO活性高,稳定性好,是一类优良的HDO催化活性相.载体的表面性质和孔结构对其负载的HDO催化剂性能影响较大.碳沉积和结构破坏是HDO催化剂失活的主要原因.     

木质素液化产物中生物油的盐析萃取分离工艺

木质素的解聚和解聚所得生物油的分离是木质纤维素生物质液体燃料技术的瓶颈.文中研究了木质素液化解聚产物中生物油的盐析萃取分离工艺,探讨了无机盐种类和加入量、平衡时间、温度对生物油盐析萃取效率的影响.结果表明:以饱和MnSO_4作为盐析剂有利于生物油的萃取;在80℃、平衡时间为10min的条件下,生物油收率达52.47%,含盐量为2.76%.盐析萃取工艺避免了有机溶剂的大量使用,可节约有机溶剂回收所需的成本,同时减少了有机溶剂挥发对环境的污染和潜在的危险,从而实现了生物油分离工艺的绿色化.     

6种植物中木质纤维素含量的比较研究

以香根草、香茅、巨菌草、象草、串叶草、拟南芥为材料,测定了它们在不同生长时期的纤维素、半纤维素和木质素的含量.结果表明,在不同的生长时期,6种植物的木质纤维素含量随着时间的增加都有不同程度的升高;无论在生长的哪个时期,香茅的木质纤维素含量都是最高的.在第1.5个月时,其木质纤维素含量为香茅>香根草>巨菌草>象草>串叶草>拟南芥;在第6个月时,其木质纤维素含量为香茅>巨菌草>象草>香根草>串叶草;在第9和第10个月时,其木质纤维素含量为香茅>巨菌草>象草>香根草.