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生物轉化制能-乙醇

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  乙醇是重要的醇類燃料。 乙醇作為能源具有諸多優良的特性 ,如發酵底物范圍廣 ,幾乎包括各種原始生物材料;優良的燃燒特性;燃料無殘滯和高的辛烷比;有益于環境的燃料 ,特別是無鉛、CO2、CO、SO2、粒子和其它碳氫化合物;可以直接與石油天然氣混合 (乙醇占 20 %~30 %) 作為內燃機的液體燃料,從而改良燃料性能 ,減少三廢的排放。
  乙醇的發酵過程與釀酒過程非常相似 ,一般涉及以下 4 個步驟:
  (1) 制醇植物的生長、收割和運輸;
  (2) 預處理 ,將原始的生物材料轉化為適合發酵過程的底物;
  (3) 發酵過程將底物轉化為乙醇 ,并分離提取;
  (4) 發酵廢渣的處理 ,以減少污染和回收副產物。
  可用作乙醇發酵的原料 ,范圍很廣。 最近利用木質纖維素作為碳源和發酵系統成為了研究的熱點[7 ] 。木質纖維素是自然界中廣泛存在價格低廉的自然資源 ,它的主要成分是聚多糖 (主要為纖維素和半纖維素) 和木質素。 可以用作制醇原料的是聚多糖,但須先通過酸和酶水解等前處理手段將其轉化成糖才能直接被細胞利用。 而該過程是降低醇制造工業成本的關鍵步驟。木質素不能被生物轉化為乙醇 ,但它同其他發酵廢渣可以作為鍋爐燃料或用作生物化肥。
  傳統的乙醇發酵過程是利用酵母,特別是釀酒酵母(S . cerevisiae) ,通過EMP途徑將葡萄糖降解為丙酮酸,接著由丙酮酸脫羧酶脫羧和乙醇脫氫酶還原生成乙醇。 現在常用的是利用基因工程技術 ,在大腸桿菌(E. coli) 中整合運用酵單孢菌 (Z. mobilis) 的丙酮酸脫羧酶和乙醇脫氫酶基因 ,發酵制備乙醇 [4] 。
  在過去的幾十年里乙醇發酵技術和效率得到了迅速的提高 ,新技術新工藝不斷涌現 ,生產規模也越來越大。 每年平均通過發酵制取乙醇2 百億加侖,提供全美汽車燃油總量的 1 %以上。拉丁美洲,尤其是巴西,是世界上大的進行乙醇發酵的地區。 在巴西 ,自從 1975 年醇儲備計劃 (theNational Alcohol Programmer , ProAlcool) 后 ,巴西已經通過甘蔗發酵制取了近 900 億升的乙醇 ,大量的石化能源被乙醇所代替 ,為石化能源的進口節省了巨額開支。


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