提高木质纤维生物炼制效率的纤维素酶生产策略

纤维素酶是木质纤维生物炼制过程中的关键要素,木质纤维的高效酶解为其生物炼制提供了巨大的机会。如何提高纤维素酶的效价、降低酶解成本,从而实现高效的木质纤维生物炼制是当前关注热点之一。本文综述了纤维素酶的种类及其作用机理,重点分析了纤维素酶的微生物来源,生产纤维素酶的发酵方式及诱导剂,产纤维素酶菌株的筛选与改造,并对利用纤维素酶的复配提升纤维素酶活力和利用纤维素酶的在线生产降低纤维素酶生产成本进行阐述,并提出了更好地实现纤维素酶生产成本控制的策略。

木质纤维素资源的生物炼制技术进展与展望

一、开发生物质资源的重大战略意义§减少石油进口；平衡外汇收支；保证国家安全§促进农村经济发展；增加就业机会；

农业生物质资源木质纤维素及基质化利用研究进展

基质栽培是国内外现代化温室的主要栽培模式,其在设施园艺业的应用前景广阔,地方生物质资源基质替代或补充草炭基质势在必行。我国农业生物质资源种类繁多、来源广、富含大量木质纤维素,且这类物质具有结构坚硬、分解困难的特性。因此,木质纤维素降解是规模化快速基质生产的关键。为供促进农业生物质资源的基质化利用参考,简述农业生物质资源木质纤维素特点,农业生物质资源基质化利用及其木质纤维素降解的研究进展,指出农业生物质资源基质化木质纤维素降解的研究方向。

木质纤维素预处理方法的研究进展

木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素,同时也含有少量的果胶、树脂、蛋白质和其他可提取物质以及无机灰分。高效利用木质纤维素制备高附加值化合物,对缓解未来能源紧缺的问题有着重要意义。但纤维素、半纤维素和木质素之间复杂的交织结构,导致可利用组分无法高效转化。因此,木质纤维素的预处理技术作为生产高附加值产物的上游工艺亟待获得重视与应用,以“疏松”或“打破”木质纤维素的晶体结构,增加各组分可及度和反应位点,提高反应效率。本文详细阐述了国内外物理法、化学法、生物法及联合处理法等木质纤维素预处理方法的研究进展,总结了各类预处理方法的优缺点,展望了木质纤维素预处理的未来发展前景,为木质纤维素预处理技术提供新思路。

木质纤维素生物炼制及乳酸制备研究进展

生物炼制替代化石炼制是维持化学工业和社会发展的必然要求。介绍了以木质纤维为原料的生物炼制的优势及瓶颈,并从木质纤维基乳酸生物炼制过程涉及的环节出发,包括木质纤维原料预处理技术、酶水解技术、发酵菌株选育以及发酵工艺等,重点对炼制过程中如何提高产率和降低成本及乳酸精制技术国内外研究进展进行综述,为实现其生产工业化提出可供参考的策略。

木质纤维素生物炼制的国际发展态势分析

木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源之一，蕴藏着巨大的生物质能。它不仅来源广泛。而且转化产品丰富。根据产品与原料组成的不同，其生物炼制方法主要包括化学法、发酵法、直接生物转化法等。本文以Web of Science和Derwent Innovation Index作为数据源，

膜分离技术在木质纤维原料生物炼制领域的应用研究进展

膜分离技术是一种高效、环保、易放大的新技术,在水处理工业中占有重要地位。近十年来膜技术也开始被应用到木质纤维原料生物炼制领域,受到越来越多的关注。该综述简要介绍了超滤、纳滤、反渗透、膜蒸馏、渗透气化、电渗析和电超滤等分离技术的基本原理及特点,重点介绍了超滤、纳滤和反渗透在木质纤维原料生物炼制(预处理水解液、酶解液和发酵液)中的应用研究,主要是抑制剂的分离和高附加值成分的浓缩等,并提出了今后膜分离技术的研究方向。

木质纤维素生物炼制的研究进展

木质纤维素是一种广泛存在的可再生生物质资源,主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。如何更有效地综合利用木质纤维素是当前面临的世界性难题。本文中,笔者梳理了木质纤维素生物化学法转化生产以燃料乙醇为代表的生物基产品,特别是转化过程中关键技术环节的研究现状及难点,深入探讨了木质素的生物转化利用趋势,并综述了合成生物学在这些领域的研究趋势和最新成果。本文力图描绘出木质纤维素生物炼制研究全景,为后续研究提供潜在思路。

木质纤维素生物炼制专利分析

木质纤维素是自然界中最丰富的可再生资源之一,蕴藏着巨大的生物质能。它不仅来源广泛,而且转化产品丰富。文章以汤森路透公司的Derwent Innovation Index数据库为数据源,利用Thomson Data Analyzer软件对过去十年木质纤维素生物炼制相关专利进行分析,对该领域的国际发展态势做简要阐述。

纤维素乙醇炼制残渣中木质素结构的初步研究

针对燃料乙醇行业产生的大量炼制残渣所带来的资源浪费问题,采用了傅里叶红外(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、核磁共振(NMR)等方法,初步研究了纤维素乙醇炼制残渣中木质素的结构。研究发现,纤维素乙醇木质素有明显的酚羟基结构,相对分子质量较小,是一种潜在的重要资源。

以木质纤维素原料生产生物丁醇的研究进展

为促进纤维素丁醇产业的发展，并为生物丁醇研究提供借鉴，文章介绍了生物丁醇发展的历史与其工艺流程，分析了纤维素丁醇生产中不同技术的优缺点以及瓶颈。同时结合生物炼制技术，提出提高其生产性能的建议。

木质纤维素材料综合利用生物技术研究进展

木质纤维素生物质资源来源广、储量大、价格低廉、环保、可再生,在绿色循环经济的加速发展下,该类资源有望替代石油成为"工业的血液"。除了有利于能源、化工、材料、制造业等产业摆脱过度依赖石油的产业模式,实现新旧动能转换的优势外,木质纤维素资源的最大优势在于其天然化学物质组成的生物安全特性。目前木质纤维素的应用以纤维素工业为主体,受分离技术、加工工艺、原料成本等方面的制约,离成熟的大规模工业应用还有一定距离。生物技术在木质纤维素原料化过程中的运用较少,机理研究不够深入,处于基础研究阶段的木质纤维素生物利用技术还较多。概述了木质纤维素生物质资源开发的生物途径、利用模式和主要技术,从高值化生物精炼的角度阐述了生物转化在木质纤维素综合利用、深加工及高附加值产品开发领域的研究进展,探讨了木质纤维素基化学品、材料在新能源之外的其他领域如食品、药品、新材料制造等方面的应用可能性及高值化应用潜力,为木质纤维素资源的全面开发提供参考。

木质纤维素资源化主要途径及半纤维素优先资源化利用策略

木质纤维生物质是地球上最丰富的可再生资源,可转化为能源、化学品和材料,开发木质纤维生物质有利于废弃物的高值化利用和缓解目前面临的环境污染等问题。木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素,将其主要组分进行高效分离,是实现多元化、高值化生物精炼的基础。基于此,笔者简要总结了目前主要的木质纤维素资源化途径,如基于纤维素资源化、基于半纤维素资源化、基于木质素资源化、基于碳水化合物资源化以及全组分资源化的研究策略。依据半纤维素在植物细胞壁中承担的角色,结合前期的研究基础,提出半纤维素优先原位催化转化的木质纤维素生物炼制新策略,实现半纤维素的高选择性溶出和高效转化,保留结构完整的纤维素和木质素分级转化为小分子化学品和材料,最终实现资源生物量全利用,多元化产品联产的目的。

木质纤维素合成化学品研究获进展

2023年8月30日,从中国科学院大连化学物理研究所获悉,该所合成微生物学研究组周雍进研究员团队在木质纤维素生物炼制方面取得新进展。研究团队以多形汉逊酵母作为细胞催化剂,将木质纤维素生物炼制高效合成脂肪酸和3-羟基丙酸等化学品。该项研究有望为可再生原料生物转化合成高附加值化学品奠定基础。

木质纤维素生物质精炼技术研究

随着世界范围内化石能源的日益枯竭，开发与利用可再生能源成为当务之急．生物质能是唯一能够获得液体、气体和固体燃料的可再生能源，发展和利用生物质能对人类社会的可持续发展意义重大．木质纤维素是地球上最丰富、最廉价的可再生资源．有资料表明：全世界每年植物体的生成量高达1.55×1011t干物质，其中纤维素、半纤维素的总量约为8.5×1010t．我国是一个农业大国，若能把大量的农林纤维原料充分利用起来生产生物质能源或作为生物材料，这将有利于改善目前资源紧张、环境恶化的状况，对实现可持续发展具有重要的经济和社会意义．

欧洲木质纤维素生物质乙醇的生产、使用现状及展望

尽管欧盟及一些成员国作出了努力,但与美国对木质纤维素生物乙醇RD&D(研究开发与示范)系统化管理的情况相比,欧洲这一研究工作仍显得不够系统。在欧洲大部分国家,由于对木质纤维的几种利用方式存在潜在的竞争,使得可持续的木质纤维素资源在未来不可能广泛用于生物质乙醇生产。因此在欧洲木质纤维素生物质乙醇的实际使用,一方面由生物质的机会成本决定,另一方面则由乙醇和汽油的价格决定。文章在介绍了欧洲生物质乙醇的生产现状及技术进步的同时,还说明了相关的政策措施。研究发现,特别是在长期供油安全性较低的欧洲地区,与传统的乙醇和汽油相比,相关政策更应该明确地向高价值的木质纤维素生物质乙醇倾斜。

科学家利用木质纤维素原料绿色高效制备琥珀酸

中国农业科学院麻类研究所农产品生物炼制与转化创新团队通过对高温液态水预处理、高浓底物酶解糖化和分批补料发酵等工艺进行耦合和优化,构建了利用木质纤维素原料绿色高效制备琥珀酸技术。相关研究成果发表在《生物资源技术》上。

中国科学院知识创新工程重大项目“纤维素乙醇的高温发酵和生物炼制”专题招标

为发展可再生能源，保障我国能源安全和粮食安全，中国科学院于2007年12月中旬启动“纤维素乙醇的高温发酵和生物炼制”重大项目。该项目实施年限为2008年～至2011年，将针对由木质纤维素生产燃料乙醇的关键技术瓶颈，开发具有自主知识产权与市场竞争力的重大创新技术。该项目的部署也为纤维素乙醇生物炼制指明了研发重点。

我国木质纤维素原料炼制国际领先

中国科学院过程工程所陈洪章研究员主持的“秸秆等木质纤维素原料炼制关键技术与产业示范”项目，从原料多组分特性、转化过程集成和结构与功能入手，提出“选择性组分拆分—功能经济性利用”的生物质炼制新途径实现秸秆等生物质分层多级转化集成的研究思路，实现秸秆等木质纤维素原料的全组分生物炼制，整套技术及其工艺水平达到国际领先，日前荣获2012年北京市科学技术二等奖。

以制浆造纸产业为平台的生物炼制新模式

本文通过分析木质生物质炼制与制浆造纸工业之间的关系,提出以制浆造纸产业为平台的生物炼制模式。在蒸煮制浆前,增加对原料预抽提处理,提取半纤维素等成分用于生产乙醇燃料和(或)其他化工化学品,抽提残渣则采用传统化学法、高得率法或有机溶剂法制浆,实现植物纤维原料多组分分离综合利用。该模式给制浆造纸产业提供一条可持续发展的新思路。