秸秆半纤维素水解液发酵丁醇及木质素纤维素综合利用技术与产业化
一、项目成熟阶段：生长期
二、概况
项目首次建成秸秆半纤维素发酵丁醇及多联产的中试生产线；研制出以减压蒸馏、离子交换、电渗析等为主导的秸秆半纤维素水解液精制分离新工艺；为秸秆发酵燃料丁醇工业化生产提供了一条新的技术路线。
三、技术特点
以粮食为原料生产生物燃料不仅不能满足社会需求，而且会危及粮食安全。另外，由于成本因素，发酵原料对丁醇的价格起着决定性影响。因此，选用廉价的可再生物质作为发酵原料成为降低成本的一种有效途径。秸秆中的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，前两者可以降解为单糖用于发酵生产丁醇。但是纤维素的降解条件较为苛刻，需要消耗纤维素酶才能使其有效降解，这样用秸秆中的己糖来生产丁醇就面临高成本的压力。而秸秆中的半纤维素较容易降解，使用稀酸处理的方法可以将半纤维素几乎全部降解为单糖。同时，用丙酮丁醇梭酸来发酵丙酮、丁醇和乙醇的时候即使用淀粉也只能达到2%左右的浓度，而这样的浓度用来源于秸秆的五碳糖来发酵也足以支持。秸秆在提取戊糖之后，剩余物在经过适当处理之后可以用于造纸和饲料。
项目所设计的用于秸秆半纤维素水解液发酵丁醇的装置系统及操作方法，可以将秸秆中的半纤维素全部降解为以木糖为主的五碳糖，木糖通过丙酮丁醇梭酸发酵得到丁醇等总溶剂，经蒸馏后可得到生物丁醇。而秸秆中的半纤维素被利用后所得到的富含纤维素和木质素的固形物，可以用作造纸或提取木质素后作饲料，为丁醇生产提供了一条高效的生产工艺路线。不仅降低了丁醇的生产成本，实现了秸秆的全生物量利用，联产丁醇、丙酮、乙醇、糠醛、饲料，体现了秸秆丁醇发酵的“零成本”；而且整个过程中不产生废弃物和污染，实现了秸秆生态高值转化。
四、专利和进展情况
该项目已建立了年产600吨秸秆酸水解木糖发酵燃料丁醇产业化示范工程。为秸秆酸水解木糖发酵5万吨级丁醇工业生产提供了工业化规模放大参数。申请中国发明专利29项，获中国授权发明专利9项。
五、市场分析
丁醇作为燃料具有良好水不溶性、低蒸汽压、高热比等特点，能够与汽油达到更高的混合比，能量密度接近汽油，更适合在现有的燃料供应和分销系统中使用，被认为是比燃料乙醇更具有广泛应用前景的第三代生物燃料。同时，生物丁醇还具有显著的环保效益，可减少石油精炼过程中温室气体的排放。经济性前景好，创新性强。
六、合作方式：合作开发。
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