世界生物燃料乙醇发展现状及预测

介绍了世界上主要国家燃料乙醇产业的发展现状,重点介绍了美国燃料乙醇的生产、应用、相关环保法规、补贴政策等。根据各国的生物质能产业规划情况进行了趋势分析,分析认为先进生物燃料将成为下一步各国生物质能产业发展的重点。并对2030年前全球燃料乙醇产能需求做出预测。

生物能源企业的风险管理

"十一五"期间,生物能源行业得到了快速发展,对我国的石油替代起到了良好的作用;随着国内外形势的变化,生物能源行业面临众多的企业风险。结合河南天冠企业集团的发展思路,详细分析了目前生物能源行业普遍存在的风险,包括国家新能源政策、资金、投资、内部管理等,为行业的健康发展提供参考。

生物乙醇制乙烯初探

原油价格的不断攀升以及生物乙醇的飞速发展已对乙烯产业产生影响,也为乙醇脱水制乙烯技术路线的发展创造了机会。本文初步研究了采用改性HZSM-5催化剂、以生物乙醇溶液为原料制备乙烯。考察了反应温度、乙醇质量空速、乙醇浓度对该反应的影响,得到了优化的工艺条件:反应温度230℃,乙醇质量空速1.5～1.7 h-1,乙醇浓度80～150 g/L,乙醇转化率达到99%以上,乙烯选择性达到98%以上。

酒精废水处理工艺中氧化沟污泥的微生物菌群分析

该实验分析了酒精废水处理过程的主要指标变化,并基于Illumina Mi Seq测序方法研究了氧化沟活性污泥的微生物菌群,分析污泥中微生物种类、丰度和功能。结果表明,在酒精废水处理过程中,p H的变化较小,总磷(TP)浓度不断减小,NH4+-N浓度呈先升高后降低的趋势,化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)呈先快速减小后缓慢减小的趋势。氧化沟活性污泥中生丝微菌属(Tetrasphaera)对废水中磷元素的去除起重要的作用;陶厄氏菌属(Thauera)对废水中氮元素的去除起重要的作用;球形杆菌属(Sphaerobacter)、陶厄氏菌属(Thauera)、沙雷氏菌属(Serratia)能够降解或转化结构复杂的有机物;热单胞菌属(Caldimonas)在污泥中丰度高,但其特性和功能尚不清晰,有待更加深入地研究。

甘蔗生产燃料乙醇工艺探索与应用

以固定化酵母作为发酵菌株,研究了甘蔗生产燃料乙醇的预处理、发酵工艺。获得了最适工艺参数:甘蔗经切断、撕裂、压榨机压榨和板框过滤后得到甘蔗汁,在甘蔗汁中加入1 U/mL的青霉素,发酵及酒母培养的pH值为3.5～4.0,添加0.01%的硫酸镁。32～35℃,发酵21 h,乙醇浓度达到9.5%vol左右,糖醇转化率在96%左右。采用单浓度双流加连续发酵工艺进行生产试验,与淀粉质及纤维质燃料乙醇工艺进行对比,结果表明,甘蔗生产燃料乙醇的连续发酵工艺在生产上是完全可行的,工艺路线简单,生产成本低,是目前最适于大规模推广的燃料乙醇生产工艺。

一种酒精复合酶在燃料乙醇发酵中的应用效果

考察了酒精复合酶KDN401在木薯粉、玉米粉和混合原料(70%小麦面浆加30%玉米)3种底物中的降残糖效果,并运用Mood中位数检验对发酵结果进行统计分析,结果表明,木薯原料乙醇发酵过程中添加酒精复合酶KDN401,对降低残糖、提高酒精度效果不显著(P<0.05),而玉米粉和混合原料乙醇发酵过程中,添加酒精复合酶KDN401,其降糖和提高酒精度均显著(P<0.05)。对于柔性燃料乙醇企业来说,灵活选择添加酒精复合酶,能够提高发酵质量,降低成本,从而提高企业效益。

无机渗透汽化膜乙醇脱水的中试实验研究

渗透汽化作为一种新型膜分离技术,其突出优势是能够实现精馏、萃取、吸收等传统方法难以完成的分离任务,具有高效、节能、环保、不引入第三组分等优点。选用无机渗透汽化膜中试装置对镇平生产的纤维乙醇进行浓缩脱水实验,考察用该装置乙醇的脱水效果,为工业放大提供参考依据。

中国燃料乙醇发展面临的困难及建议

中国燃料乙醇产业规模已居世界第三位,相关技术基本达到世界先进水平,推广使用方面也成熟可靠、安全可行。但是目前在全国更大范围推广应用还面临规划目标、发展路径、财税政策、法律制度保证等方面的障碍。分析了中国燃料乙醇发展的现状和进一步扩大应用存在的障碍,并提出了全国范围内推广使用车用乙醇汽油的建议,希望对中国燃料乙醇的发展有所借鉴。

纤维乙醇制生物乙烯前景展望

介绍了近年来国内外纤维素乙醇及生物乙烯技术的发展状况,阐述了纤维乙醇制生物乙烯的产业化焦点,展望了纤维乙醇制生物乙烯的发展。

汽爆甘蔗渣转化乙醇的实验研究

研究了甘蔗渣的汽爆条件,并利用高效液相色谱(HPLC)对甘蔗渣汽爆产物进行了分析。在相同汽爆蒸汽压力下,随着汽爆保压时间的延长,降解产生的对后续酶解和发酵有害的物质甲酸、乙酸和糠醛等也随之增加。研究了汽爆甘蔗渣的酶解和发酵性能,在实验室小试的基础上,进一步利用50 L发酵罐进行放大的酶解和发酵实验,在酶解液固形物浓度27.09%(ω)条件下,48 h发酵液乙醇浓度6.17%(φ),显示汽爆甘蔗渣能够较好地被转化用于生产乙醇。

燃料乙醇在我国油品升级中的替代研究

随着国内环境的日益恶化,政府针对治理空气污染PM2.5的政策频频出台,油品标准升级也越来越受到国家关注。近年来,我国油品质量升级步伐很快,但市场上高低标准油品并行现象较为普遍,油品升级困难重重。燃料乙醇既可以替代汽油,同时又是一种优良的汽油添加剂和油品高辛烷值组分,对于降低机动车排放、改善空气质量、消除雾霾天气起到了很好的作用。世界各国燃料乙醇的推广实践已经证明,汽油中添加乙醇是低成本且简单有效的油品升级之路。

改性HZSM-5分子筛在乙醇脱水制生物乙烯工业小试中的应用研究

主要研究了改性HZSM-5分子筛在固定床反应器上催化乙醇脱水制生物乙烯的应用情况,考察了反应温度、质量空速、乙醇质量浓度以及催化剂粒度等工艺条件对改性HZSM-5分子筛催化性能的影响,同时考察了催化剂的单程寿命。结果显示,反应温度在200~300℃,乙醇质量空速为1.2 h^(-1)的条件下,采用470 g/L的乙醇溶液,催化剂粒度在10~20目之间,乙醇转化率为99%以上,乙烯选择性为98%以上,单程可连续运转1 104 h,表明改性HZSM-5在乙醇脱水工业小试中的催化性能优异。

利用甘蔗渣生产乙醇的工艺放大实验研究

采用高效液相色谱对甘蔗渣汽爆产物进行了分析,在相同的汽爆蒸汽压力下,随着汽爆保压时间的延长,降解产生的对后续酶解和发酵有害的物质甲酸、乙酸和糠醛等也随之增加。研究了汽爆甘蔗渣的酶解和发酵,在实验室800g体系酶解和发酵实验研究的基础上进行了工艺放大实验,利用20m3发酵罐进行酶解和发酵实验,在25.25%(w/w)底物浓度条件下,发酵产乙醇浓度5.36%vol,达到了蒸馏能耗经济性指标发酵醪乙醇浓度不低于4%vol的要求。

异养小球藻原料直接制备生物柴油的研究

考察了异养小球藻原料直接制备生物柴油的主要因素,并建立了直接酯交换的最佳工艺条件。通过单因素试验考察了硫酸添加量、含水量、乙醇添加量、反应温度、反应时间对酯化反应过程中粗生物柴油产率的影响,并采用正交试验对反应条件进行优化。得出最佳工艺条件为:硫酸添加量(硫酸与原料质量比)6∶1,含水量10%,乙醇添加量(乙醇与原料质量比)11∶1,反应温度90℃,反应时间3 h。在最佳工艺条件下,粗生物柴油产率可达59.72%,所获得生物柴油品质优良。

玉米秸秆水解液燃料乙醇发酵条件优化

以实验室前期构建的工业酿酒酵母HN-1-24为出发菌株,研究利用玉米秸秆水解液发酵生产燃料乙醇的培养条件。在单因素实验的基础上,通过Plackett-Burman设计,进行主要影响因子筛选;利用Box-Behnken设计和响应面优化分析,得到主要影响因子的最优组合。结果表明,影响乙醇产量的显著因子是蛋白胨浓度、MgSO4·7H2O浓度和初始pH值;三因子最优组合为蛋白胨浓度1.0 g/L、MgSO4·7H2O浓度0.6 g/L和初始pH值5.5,确定最适发酵条件。在此条件下,乙醇产量为43 g/L,与模型预测值一致;乙醇产率达到理论值的83%,比优化前提高5%。

利用基因组DNA诱变技术选育高抑制物耐受性工业酵母菌

通过化学诱变和基于基因组DNA诱变的遗传重组技术,对乙醇工业酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)的抑制物耐受性进行改造,获得了重组酿酒酵母HN-1-24,其抑制物耐受性能和发酵性能均得到了提高。重组菌株在含7 g/L乙酸和1 g/L糠醛的抑制物耐受性发酵培养基中,具有良好的糖转化率和乙醇产量,发酵100 g/L葡萄糖能够产生38 g/L乙醇。在纤维素水解液发酵培养中进行乙醇发酵,发现重组菌株的乙醇发酵效率明显快于原始菌株,发酵时间提前6 h,且发酵终点乙醇产量为37 g/L,比原始菌株HN-1提高了8.8%。

Cd^(2+)在大米燃料乙醇联产沼气发酵中的流向分析

"镉大米"(Cd2+含量0.45 mg/kg)乙醇联产沼气发酵试验结果显示:在液化、糖化、发酵和蒸馏各阶段Cd2+没有发生显著的迁移;经酒精蒸馏后Cd2+非均一分布于糟液和糟米查中,3%~9%的绝干糟米查中积累了10%~27%的Cd2+,剩余73%~90%的Cd2+随糟液进入厌氧发酵产沼气系统中;在沼气发酵中Cd2+出现了明显的迁移,糟液Cd2+含量的约90%以上富集于泥中,而污水Cd2+含量则降至最高镉允许排放浓度以下。以上试验结果为"镉大米"的安全增值转化奠定了理论基础。

玉米秸秆酶水解过程中的酶复配条件优化

降低酶解成本是纤维素乙醇生产的关键。利用酶复配技术优化蒸汽爆破处理后玉米秸秆的酶水解工艺条件,以提高纤维素的转化率。通过单因素实验和正交实验,研究了纤维素酶、木聚糖酶和β-葡萄糖苷酶对酶解效率的影响规律。结果表明,汽爆玉米秸秆,纤维素含量达42.21%,半纤维素仅为3.65%。纤维素酶对酶解过程起决定性作用,添加40 FPU/g时,酶解率为75.45%;木聚糖酶可促使更多的纤维素暴露出来,添加1 500 IU/g时,酶解率最高为78.03%;β-葡萄糖苷酶有助于消除纤维二糖积累造成的反馈抑制,用量40 IU/g时,纤维二糖浓度为0.330 4 g/100 m L,酶解率达76.45%。正交实验确定最佳工艺为:纤维素酶用量30 FPU/g,木聚糖酶用量800 IU/g,β-葡萄糖苷酶用量40 IU/g;该条件下,进行底物质量浓度25%的验证实验,葡萄糖达9.3g/100 m L,若用单一天冠纤维素酶,葡萄糖仅5.9 g/100 m L,提高了57.63%。三种酶的影响顺序为:纤维素酶>木聚糖酶>β-葡萄糖苷酶。

研磨法破碎小球藻细胞工艺优化

选取破碎过程中的关键因素,以油脂得率为评价指标,通过进行单因素试验和正交试验,对研磨法破碎小球藻细胞的工艺条件进行了研究。结果表明,小球藻细胞破碎最佳工艺条件为藻液质量浓度150 g/L,破碎时间2.5 h,球磨机转速400 r/min,藻液与钢珠的质量比为3:4。在此工艺条件下,能达到较好的破碎效果,油脂得率为46.89%。

高压匀质法破碎小球藻细胞工艺优化

利用小球藻发酵液作为实验原料,在单因素实验的基础上,以小球藻破碎后的油脂得率为指标,采用响应面实验研究藻液浓度、匀质压力和匀质时间对小球藻破碎后油脂得率的影响。通过建立高压匀质法破碎小球藻细胞工艺的多元回归模型,优化破碎过程的工艺参数,得到的最佳的工艺条件:藻液浓度140 g/L、匀质压力940 bar、每升藻液匀质时间14 min。在此工艺条件下,油脂得率最高可达51.25%±0.23%。