基于熔盐水合物预处理的木质纤维生物质精炼研究进展

熔盐水合物(molten salt hydrate,MSH)具有易制备、成本低、沸点高、蒸汽压低、环境友好等特点,在木质纤维生物质精炼领域展现出广阔的应用前景。本文主要综述了MSH预处理技术在木质纤维生物质组分分离及高值化利用方面的研究进展,并总结了MSH预处理技术在目前木质纤维生物质精炼研究发展中存在的不足及未来的发展方向,以期为木质纤维生物质的精炼研究提供借鉴。

瘤胃微生物在木质纤维素生物质资源可再生生物转化中的应用研究进展

木质纤维素生物质是最丰富的可再生资源之一,将其高效转化为生物能源是缓解能源短缺和回收废弃物的有效途径。然而,因为木质纤维素复杂的网状结构,需要多种微生物和酶系的协同作用使其有效降解。反刍动物瘤胃作为一种天然的厌氧发酵体系,具有高效转化木质纤维素的功能,主要依赖于其复杂且协同的瘤胃微生物群落及分泌的酶。本文在总结瘤胃内与木质纤维素降解相关的微生物群落结构的基础上,重点综述了瘤胃微生物及其分泌的酶类在木质纤维素降解中的相关机理、人工瘤胃发酵系统的构建和提升降解效率的相关调控手段等方面的研究进展,旨在为利用瘤胃微生物实现木质纤维素生物质的价值化应用提供新的思路和方法。

生物降解木质纤维素类生物质固废物的研究进展

自然界中的细菌、真菌和放线菌以及某些病毒都是能够降解某种纤维素的重要微生物,现代科技的发展使这种降解功能得以被发现。自然界的各种微生物在生物质固废能源转换和利用上具有十分重要的作用,不仅能够变废为宝,还能对生物质固废进行资源化利用。文章对生物质固废的相关处理技术、生物降解木质纤维素类生物质固废物的成果进行分析,总结了将微生物应用于生物质固废处理中的相关技术,并以物质纤维素固废为单位探讨分析相应的技术,旨在为我国的资源利用和绿色发展提供帮助与参考。

高效纤维素分解菌在蔬菜-花卉秸秆联合好氧堆肥中的应用

以滇池流域典型的蔬菜废物和花卉秸秆为堆肥原料 ,以本实验室筛选、保存的 17株纤维素降解菌和 1株购买的产黄纤维单胞菌 (CellulomonasFlavigena)为复合接种剂 ,对不同接种条件和控温条件下的联合堆肥中试进行了研究 .实验结果表明 ,在一次发酵的初始阶段 ,以体积分数 0 5 %的接种量向堆肥中接种纤维素降解复合菌剂可有效提高发酵过程堆料中纤维素降解菌的种群密度 ,并使其迅速成为优势菌群 ,尤其是当堆体处于控温 5 5℃的工况条件时 ,其菌群密度可保持在 3 84× 10 9～1 80× 10 10 CFU/ g ;在二次发酵的初始阶段 ,以体积分数 1%的接种量接种 ,可有效提高二次发酵阶段堆温的回升 .对堆料中木质素和纤维素含量以及堆肥终产物的粒径分布指标———过筛率的检测表明 ,接种的复合纤维素降解菌可有效地降解堆料中的木质纤维素 ,接种处理中纤维素的降解率比不接种处理高 2 3 6 4 % ,接种处理堆肥终产物的过筛率 (2 0cm)比不接种处理高 18 2 8% .研究表明 ,用纤维素降解复合菌剂进行二次接种二次发酵 ,能够有效地促进蔬菜 花卉秸秆联合好氧堆肥中物料的纤维素组分的降解 ,达到加快堆肥进程 。

木质纤维生物质精炼中木质素的分离及高值化利用

木质纤维素作为最有前途的可再生资源,可替代现有的液体燃料。因此,木质素作为木质纤维生物质细胞壁的主要成分之一,由其开发的高附加值产品将大大提高从可循环利用生物质生产能源的经济性。本文回顾了自催化乙醇精炼技术的优势,相对于其他制浆技术不仅可以高效地从木质纤维生物质中分离出高活性的木质素,还可以获得高附加值的副产品(如糠醛、低聚糖、乙酰丙酸、甲酸、乙酸等)。同时,抽提液可循环利用。基于自催化乙醇精炼木质纤维生物质的特点,介绍了用自催化乙醇精炼所分离出的高活性木质素进行高值化利用的优势,以及用木质素生产高附加值产品的研究及利用,从而为木质纤维生物质中木质素在工业上大量开发利用提供了一条新的途径。

纤维素原料微生物与生物量全利用

70年代初 ,石油危机曾推动利用刚刚兴起的生物技术大力研究纤维素资源的综合利用 ,各发达国家纷纷建立起了专门研究机构。我国在“六五”、“七五”期间曾掀起高潮 ,但由于技术经济久攻不破 ,近期无效益的现实使这一刚刚燃起的火焰渐趋熄灭。随着绿色浪潮的兴起 ,纤维素原料的生物转化又受到人们的普遍关注。概述了纤维素原料的特点 ,纤维素原料微生物和纤维素原料生物量全利用研究进展等。

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。

木质纤维原料组分分离的研究

从木质纤维原料预处理对微生物转化的必要性和回收利用半纤维素、木质素意义两个方面分析了木质纤维原料组分分离的必要性。木质纤维原料组分分离意味着木质纤维原料的精制,不是把木质纤维原料仅作为纤维素单一资源看待,而是把它视为一种多组分物料,将木质纤维原料精制成为具有一定纯度的各种组分,并分别加工成有价值的产品,这也是生物量全利用对于木质纤维原料预处理提出的新要求,赋予新的哲理思想。根据生物量全利用的要求,提出了木质纤维原料组分分离技术的新定性评价标准。根据利用汽爆和乙醇萃取法联合对麦草组分分离的研究结果,可提出一条经济可行的麦草组分分离的工艺过程,半纤维素和木质素回收率分别达到了80%和75%,纤维素酶解率达90%以上。

作物秸秆生物质原料可持续利用模式探究

为阐明作物秸秆作为生物质原料的可持续利用潜力,基于可持续发展理论,构建了以生物质原料可持续生产和供应系统为基础的生物质产业可持续发展模式。在此基础上,构建了作物秸秆生物质原料可持续利用模式,并分析了中国作物秸秆生物质原料可持续利用潜力。在中国现代生物质产业发展过程中,需要控制作物秸秆生物质原料利用比例整体上不超过25%,即使部分适宜规模化开发利用地区亦不应该超过35%;生物质产业发展应该兼顾生物质原料需要与传统利用方式需要之间的平衡,尤其是要满足作物主产品可持续生产的需要。

纤维素原料微生物与生物量全利用

1970年代初,石油危机曾推动刚刚兴起的生物技术大力研究纤维素资源综合利用技术,各发达因家纷纷建立起了专门研究机构。我国在“六五”、“七五”期间曾掀起高潮,由于技术经济久攻不破,近期无效益的现实使这一刚刚燃起的火焰萎缩下来。随着绿色浪潮的兴起,纤维素原料的生物转化又受到人们的普遍关注。本文概述了纤维素原料的特点,纤维素原料微生物和纤维素原料生物量全利用研究进展等。

3D打印生物质基复合材料研究进展及应用前景

3D打印技术是智能制造领域的一项颠覆性创新技术,必将深刻影响和变革社会生产模式与人类生活方式,更为重要的是,这一技术的出现为多元化、高值化利用来源广泛的生物质材料提供了新的机遇和方向,是生物质材料产业化发展与可再生利用的又一全新途径。3D打印材料的开发与3D打印智能制造技术密切相关,是该技术可持续发展的关键和核心要素之一。文章综述了开发生物质基材料用于3D打印的发展,着重介绍了木质纤维素材料在不同3D打印技术中的研究现状,并对3D打印生物质基材料的开发和发展前景进行了展望。

纤维质原料生物量全利用与生态工业的研究

70年代初,石油危机曾推动刚刚兴起的生物技术大力研究纤维质原料综合利用技术,各发达国家纷纷建立起了专门研究机构。我国在“六五”、“七五”期间曾掀起高潮,由于技术经济关久攻不破,效益差的现实使这一刚刚燃起的火焰萎缩下来。如何走出当前研究的低谷?本文首先分析了纤维质原料生物量全利用的内涵及其存在的问题,进而提出了生态工业的概念设计及其发展模式。从战略高度分析了纤维质原料生物量全利用研究的目标与任务。

低共熔溶剂对甘草渣的预处理研究

以甘草渣为研究对象,9种氯化胆碱为氢键供体的低共熔溶剂(DES)作为溶剂,对甘草渣进行预处理,研究不同反应温度与反应时间对甘草渣理化特性的影响。醇类DES中,乙二醇/氯化胆碱的预处理效果最好,在150℃,1 h条件下最大木质素脱除率为38.33%。酸类DES中,乳酸/氯化胆碱在100℃,1 h处理条件下木质素脱除率最高为40.87%,纤维素保留率高达95.28%。碱类DES中,乙醇胺/氯化胆碱在4 h,150℃处理条件下木质素脱除率最大为73.02%。物理表征结果说明,DES可破坏纤维素分子内氢键,断开碳水化合物与木质素的酯键,使纤维素可及表面积增大,有利于后续利用。

基于低共熔溶剂的木质纤维生物质预处理及其高值化利用的研究进展

近年来,低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents,DESs)技术在木质纤维素原料的经济绿色预处理和高值化利用领域发展迅速,展现出良好的应用前景。本文重点综述了DESs在该领域的研究进展,并讨论了DESs在木质纤维生物质预处理和高值转化过程中需要注意的问题及未来发展方向。

黑曲霉在生物质废弃物资源化中的应用

生物质废弃物因其量大、结构和组分复杂,需要多种酶进行协同作用达到将其资源化利用的效果。黑曲霉能产生水解生物质的纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶和果胶酶等多种酶类,可以在生物质资源化中发挥重要作用。本文中,笔者综述了黑曲霉自身产酶及其作为细胞工厂的作用,介绍了黑曲霉利用生物质废弃物产酶和高附加值产品的研究进展,以期为生物质资源化提供参考。