最新生物质资源的利用教学讲义PPT课件

3. 反应条件温和
不需要高温、高压、强酸、强碱等苛刻条件，大多 常温常压下，活性最高。
4. 多样性
目前已发现的酶有2500种，还有2万多种具有催 化作用的微生物，几乎能催化所有的化学反应。
生物质资源利用实例
历史悠久的发酵技术
大约5000年前，我国人民已掌握酿酒、酿醋技术。
酿酒
原 蒸 料 淀 煮 粉 糖 酶 酵 化 母 酒 菌 蒸 化 酒
量达
响,但尾气中碳氢化合物、
❖ 到2.7%；如添加10%乙醇,
NOx和CO的含量明显降低。
氧含量可以达到3.5%，所 以加入乙醇可帮助汽油完 全燃烧,以减少对大气的污 染。使用燃料乙醇取代四 乙基铅作为汽油添加剂,可 消除空气中铅的污染；取 代MTBE,可避免对地下水和 空气的污染。
美国汽车/油料（AQIRP） 的研究报告表明：使用含6 ％乙醇的加州新配方汽油, 与常规汽油相比，HC排放 可降低5％,CO排放减少2128%，NOx 排放减少7-16%, 有毒气体排放降低9-32%。
秸秆的生物炼制
餐厨垃圾炼制生物柴油
可再生能源——
燃料乙醇
❖ 燃料乙醇，一般是指体积浓度达到99.5%以上的无 水乙醇。燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料。燃 料乙醇是一种可再生能源，可在专用的乙醇发动机 中使用，又可按一定的比例与汽油混合，在不对原 汽油发动机做任何改动的前提下直接使用。使用含 醇汽油可减少汽油消耗量，增加燃料的含氧量，使 燃烧更充分，降低燃烧中的CO等污染物的排放。在 美国和巴西等国家燃料乙醇已得到初步的普及，燃 料乙醇在中国也开始有计划地发展。源自酶——打开生物质资源宝库的钥匙
大分子 物质
淀粉
纤维素 半纤维素
物理法 化学法
葡萄糖
木质素
生物转化法
物理法和化学法，是通过热裂解、分馏、氧化还原 降解、水解和酸解等方法将纤维素、木质素等大分子生 物质降解成低分子量的碳氢化合物、可燃气体和液体， 直接作为能源或经分离提纯后作为化工原料。
但是，物理法和化学法一般的能耗高、产率低且过 程污染较严重，因此单独使用一般缺乏实用性，往往是 作为生物转化法的辅助手段。
可再生资源及生物质
石油
能源、有机化工原料
生物质
煤 天然气
植物
动物
微生物
木质纤维素特性：
●木质纤维素不溶于水、弱酸和碱性溶液；PH值 中性，可提高系统抗腐蚀性。
●木质纤维素比重小、比表面积大，具有优良的 保温、隔热、隔声、绝缘和透气性能。 ●木质纤维素具有优良的柔韧性及分散性，混合后形 成三维网状结构，能提高系统的稳定性、强度、密实 度和均匀度。 ●木质纤维的结构使加工好的预制浆料（干湿料）的 均匀性保持原状稳定并减少系统的收缩和膨胀，使施 工或预制件的精度大大提高。 ●木质纤维具有很强的防冻和防热能力。
酿醋
原 蒸 料 淀 煮 粉 糖 酶 酵 化 母 酒 菌 麸 化 皮 发 、 醋 醋 酵
生物炼制
❖ 生物炼制是利用农业废弃物、植物基淀粉和木质纤 维素材料为原料，生产各种化学品、燃料和生物基 材料。根据近来研究开发的不同情况，生物炼制分 为3种系列：①木质纤维素炼制：用自然界中干的 原材料如含纤维素的生物质和废弃物作原料；②全 谷物炼制：用谷类或玉米作原料；③绿色炼制：用 自然界中湿的生物质如青草、苜蓿、三叶草和未成 熟谷类作原料。生物炼制大幅扩展可再生植物基原 材料的应用，使其成为环境可持续发展的化学和能 源经济转变的手段。
❖ 3、作为汽油添加剂,可减 少矿物燃料的应用以及对 大气的污染。乙醇的氧含 量高达34.7%,乙醇可以按 较甲基叔丁基醚（MTBE）
❖ 另外,除了提高汽油的辛烷 值和含氧量，乙醇还能改 善汽车尾气的质量,减轻污 染。一般当汽油中的乙醇
更少的添加量加入汽油中。 的添加量不超过15%时,对
汽油中添加7.7%乙醇,氧含 车辆的行驶性没有明显影
❖ 1、可作为新的燃料替代品,减少对 石油的消耗。乙醇作为可再生能源, 可直接作为液体燃料或者同汽油混 合使用,可减少对不可再生能源-石 油的依赖,保障本国能源的安全。
❖ 2、辛烷值高,抗爆性能就好。作为 汽油添加剂,可提高汽油的辛值。通 常车用汽油的辛烷值一般要求90或 93,乙醇的辛烷值可达到111,所以向 汽油中加入燃料乙醇可大大提高汽 油的辛烷值,且乙醇对烷烃类汽油组 分（烷基化油、轻石脑油）辛烷值 调合效应好于烯烃类汽油组分（催 化裂化汽油）和芳烃类汽油组分 （催化重整汽油）,添加乙醇还可以 较为有效地提高汽油的抗爆性。
生物质资源的利用
什么是生物质？
❖ 现代的生物质产业概念，是指利用可再生的有机物质，包括农作物、树 木等植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物，通过工业加工转化，进行 生物基产品(Biobasedproducts)、生物燃料(Biofuels)和生物能源 (Bioenergy)生产的一种新兴产业。 根据我国生物质资源的特点和技术潜在优势，可以将燃料乙醇、生 物柴油、生物塑料以及沼气发电和固化成型燃烧作为主导产品。 其中，以生物质为源头几乎可以生产出所有的基础有机化工原料， 并且很多产品已经显现出很好的经济性。 目前由生物质资源进行生物炼制，可以生产出几大产品体系：C1体 系主要包括甲烷、甲醇等；C2体系主要包括乙醇、醋酸、乙烯、乙二醇 等；C3体系主要包括乳酸、 丙烯酸、丙二醇等；C4体系主要包括丁二 酸、富马酸、丁二醇等；C5体系主要包括衣康酸、木糖醇等；C6体系 主要包括柠檬酸、山梨醇等。其中一些化学品的生产已在大规模应用， 农用化学品、精细化学品、大宗化学品、药物及高分子材料等领域的工 业化应用也呈现快速增长的趋势。
生物转化法是利用酶将生物质降解为葡萄糖，然 后转化为各种化学品。因此酶在生物质的应用过程中 的地位不言而喻。
酶催化的特点：
1. 高效性
普通催化剂对化学反应加速一般为104~105倍， 酶对反应的加速作用一般在109~101以上。
2. 专一性
普通催化剂往往对同一类型反应都有催化作用，而 酶只选择催化某个反应并获得特定的产物。
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❖ 4、乙醇是可再生 能源,若采用小麦、 玉米、稻谷壳、薯 类、甘蔗、糖蜜等 生物质发酵生产乙 醇,其燃烧所排放的 CO2和作为原料的生 物源生长所消耗的 CO2, 在数量上基本 持平,这对减少大气 污染及抑制温室效 应意义重大。