生物燃料——生物乙醇
生物乙醇资料
生物乙醇
生物乙醇是一种可再生能源，被广泛用于代替传统燃料，具有环保、可持续等
优势。
本文将探讨生物乙醇的生产原理、应用领域及未来发展趋势。
生产原理
生物乙醇是通过发酵法制备的。
主要原料包括玉米、甜菜、小麦、红甜菜等含
糖作物，首先将这些原料破碎、蒸煮后加入酵母菌进行发酵，酵母菌分解原料中的糖分，产生乙醇和二氧化碳，最后通过蒸馏提取出纯净的乙醇。
应用领域
生物乙醇作为一种清洁能源广泛应用于交通运输领域。
混合使用生物乙醇的汽
油能有效降低尾气排放，减少对环境的污染。
此外，生物乙醇还可以用作工业原料，如溶剂、酯类化合物等。
未来发展趋势
随着人们对环境保护的重视以及对石油资源的逐渐枯竭，生物乙醇作为可再生
资源将会更受重视。
未来生物乙醇的生产技术将不断完善，生产成本降低，产量增加，推动其在能源替代领域的广泛应用。
总之，生物乙醇作为可再生能源，在环保、可持续发展等方面具有重要意义，
未来的发展将为人类社会带来更加清洁、可持续的能源解决方案。
燃料乙醇生产的工艺流程
燃料乙醇生产的工艺流程燃料乙醇是一种能源资源丰富、环保、可再生的生物能源，其生产工艺流程包括生物质原料处理、糖化、发酵、蒸馏等多个环节。
下面我们将逐步介绍燃料乙醇的生产工艺流程。
第一阶段：生物质原料处理生物质原料主要包括玉米、甘蔗、木材、秸秆等。
在生产过程中，首先需要将生物质原料进行破碎、研磨处理，以增加原料与水的接触面积，有利于后续的糖化和发酵。
随后对原料进行蒸煮处理，以破坏纤维素结构，使得纤维素和半纤维素变得更易被酶解成糖类物质。
第二阶段：糖化糖化是将原料中的淀粉或纤维素水解成糖类物质的过程。
将蒸煮处理后的原料加入水中，然后添加酶类催化剂，通过恒温发酵，使得淀粉转变成葡萄糖，纤维素转变成木糖和半乳糖等，这些糖类物质是后续发酵的主要碳源。
第三阶段：发酵在糖化过程中得到的糖类物质要进一步进行发酵，将糖类物质中的葡萄糖转变成乙醇和二氧化碳。
发酵一般使用酵母菌进行，通过向糖类物质中添加适量的酵母菌和其他营养物质，发酵温度和pH值的控制，使得乙醇逐渐积累并达到理想的浓度。
第四阶段：蒸馏发酵后得到的发酵液要通过蒸馏过程进行乙醇的提纯。
首先通过蒸馏设备将发酵液中的乙醇分离出来，随后经过精馏等处理，将乙醇的纯度提高到工业标准。
在蒸馏过程中还会产生一定量的醛类和杂醇物质，需要进行分离和脱除，以确保乙醇的纯度。
第五阶段：除水处理生产的燃料乙醇中会有一定量的水分，需要通过脱水处理使得乙醇的含水量降至工业标准以下，一般采用分子筛吸附或气相或蒸馏等方法进行脱水处理。
第六阶段：添加剂处理最后一步是对乙醇进行添加剂处理，这包括添加防腐剂、防结霜剂、色素等，以提高乙醇的稳定性和适用性，保持产品的质量和使用寿命。
通过以上几个阶段的工艺流程，原料中的糖类物质被转化为燃料乙醇，成为一种环保、可再生的生物能源，其生产工艺流程相对复杂，需要控制好各个环节的操作条件和原料质量，以便生产出高质量的乙醇产品。
同时，通过改良工艺流程，优化生产设备，采用新型酶类和菌种等，还可以提高乙醇的产率和降低生产成本，促进生物燃料乙醇产业的可持续发展。
生物燃料甲醇乙醇生物柴油的政策
生物燃料是一种利用生物质资源制备的可再生能源，包括甲醇、乙醇、生物柴油等。
随着全球能源危机的日益严重，环境问题的日益突出，生物燃料作为一种清洁、可再生的能源备受关注。
政府在生物燃料产业方面出台了许多政策，以促进生物燃料产业的发展和应用，使其成为能源结构调整的重要组成部分。
本文将就生物燃料甲醇、乙醇和生物柴油的政策进行介绍和分析。
1. 生物燃料甲醇的政策甲醇是一种重要的生物燃料，在交通运输、民用加热等领域有着广泛的应用。
为了加快生物甲醇产业的发展，政府出台了多项支持政策。
对生物甲醇生产企业给予税收优惠，减免企业所得税等。
对使用生物甲醇的企业进行奖励，鼓励企业在汽车、发电、化工等领域使用生物甲醇，促进生物甲醇的市场化应用。
政府还加大对生物甲醇生产技术开发和研究的资金支持，鼓励科研单位和企业加强创新，提高生物甲醇生产技术水平，推动生物甲醇产业的健康发展。
2. 生物燃料乙醇的政策乙醇是一种重要的生物燃料，可用于汽油替代品、生物柴油添加剂等。
为了推动生物乙醇产业的发展，政府出台了一系列支持政策。
加大对生物乙醇生产企业的财政补贴力度，鼓励企业增加生物乙醇生产产能，提高生产技术水平。
对购物和使用生物乙醇的企业和个人给予一定的补贴和奖励，增加生物乙醇的市场需求。
政府还加大对生物乙醇生产原料的支持力度，鼓励农民增加玉米、小麦等生物乙醇生产原料的种植面积，保障生物乙醇生产原料的供应。
3. 生物柴油的政策生物柴油作为一种优质的清洁能源，具有较高的替代性和环保性，在交通运输、工业制造等领域有着广泛的应用前景。
为了促进生物柴油产业的发展，政府出台了多项支持政策。
对生物柴油生产企业进行税收优惠，鼓励企业增加生产投入，提高生产技术水平。
对使用生物柴油的企业和个人给予补贴和奖励，增加生物柴油的市场需求。
政府还鼓励科研单位和企业加大对生物柴油关键技术的研发力度，提高生物柴油的品质和竞争力。
通过以上对生物燃料甲醇、乙醇和生物柴油的政策分析，可以看出政府重视生物燃料产业的发展，出台了一系列有利于生物燃料产业发展的政策，以促进生物燃料产业的健康发展。
微生物在生物能源开发中的应用
微生物在生物能源开发中的应用生物能源是指通过生物体的代谢活动而产生的能量，其开发利用对于解决能源短缺和环境污染问题具有重要意义。
微生物作为生物能源开发中的关键角色，具有重要的应用潜力。
本文将探讨微生物在生物能源开发中的应用，并介绍不同领域中微生物的具体应用案例。
一、微生物在生物燃料开发中的应用1. 生物乙醇生物乙醇是一种可再生能源，其通过微生物发酵作用将植物基质转化为乙醇。
其中，最常用的微生物是酿酒酵母，它具有高效的发酵能力和较强的耐受性。
微生物的应用可以实现乙醇生产的工业化规模，并且相对于传统化石燃料，生物乙醇对环境的影响更小。
2. 生物气体生物气体主要包括甲烷和氢气，是清洁能源的重要组成部分。
微生物通过产甲烷菌和产氢菌的代谢活动，将有机废弃物转化为可用的生物气体。
这种转化过程称为厌氧发酵，微生物起到了至关重要的作用。
二、微生物在生物电池开发中的应用1. 微生物燃料电池微生物燃料电池是一种将有机物氧化成电能的装置，其中微生物起到了催化剂的作用。
例如，厌氧细菌利用有机物进行代谢时，会释放出电子，这些电子可以通过电导体传导产生电能。
微生物燃料电池具有能量转化高效、操作简单等优点，有望应用于废水处理和可再生能源开发等领域。
2. 微生物燃料电池联合光能电池微生物燃料电池联合光能电池是一种结合了光合作用和微生物代谢活动的装置，能够在太阳光的照射下产生电能。
微生物通过光合菌和光合细菌的作用，将光能转化为化学能，并产生电子供应给微生物燃料电池。
这种联合装置提高了能量转化效率，具有潜在的应用前景。
三、微生物在生物质转化开发中的应用1. 生物气化生物气化是将生物质热解为气体燃料的过程，在这个过程中微生物发挥了重要作用。
微生物通过其代谢活动促进生物质的降解，并产生可燃性气体。
生物气化技术能够有效利用生物质资源，减少对化石燃料的依赖，具有巨大的经济和环境效益。
2. 生物降解微生物在生物质转化中还可以通过降解作用将生物质分解为可利用的底物。
生物技术在能源领域的潜力
生物技术在能源领域的潜力在当今世界，能源问题一直是全球关注的焦点。
随着传统能源的逐渐枯竭和环境压力的不断增大，寻找可持续、清洁和高效的能源替代品变得至关重要。
生物技术作为一门迅速发展的科学领域，正逐渐展现出在能源领域的巨大潜力。
生物技术，简单来说，就是利用生物体系和生物过程来解决问题和创造价值的技术。
在能源领域，生物技术的应用范围广泛，涵盖了生物燃料、生物制氢、生物发电等多个方面。
首先，让我们来谈谈生物燃料。
生物燃料是目前生物技术在能源领域最常见的应用之一。
其中，生物乙醇和生物柴油是两种主要的生物燃料。
生物乙醇通常由富含糖分的农作物，如甘蔗、玉米等发酵制成。
通过微生物的作用，将农作物中的糖分转化为乙醇，然后经过一系列的提纯和处理，就可以得到可用于汽车等交通工具的燃料。
与传统的汽油相比，生物乙醇燃烧产生的温室气体排放量相对较低，对环境更加友好。
生物柴油则主要由植物油或动物脂肪通过化学反应制成。
它具有与传统柴油相似的性能，但在燃烧过程中产生的污染物更少。
除了生物乙醇和生物柴油，还有一种新兴的生物燃料——纤维素乙醇。
纤维素是植物细胞壁的主要成分，广泛存在于农作物秸秆、木材废料等生物质中。
然而，由于纤维素的结构复杂，将其转化为乙醇一直是一个技术难题。
近年来，随着生物技术的不断进步，科学家们已经开发出了一些有效的方法来破解这个难题。
例如，利用基因工程技术改造微生物，使其能够更高效地分解纤维素，并将其转化为乙醇。
纤维素乙醇的发展不仅可以减少对粮食作物的依赖，还能够充分利用废弃的生物质资源，具有广阔的发展前景。
接下来，我们来看看生物制氢。
氢气是一种清洁、高效的能源载体，燃烧时只产生水，不会对环境造成污染。
传统的制氢方法通常需要消耗大量的能源，并产生一定的温室气体排放。
而生物制氢则是利用微生物在特定条件下将有机物转化为氢气的过程。
目前，研究较多的生物制氢方法包括光合生物制氢和发酵生物制氢。
光合生物制氢主要利用藻类等光合微生物在光照条件下分解水产生氢气。
生物乙醇
生物乙醇概述生物乙醇是以富含淀粉，糖分的生物质为原料通过发酵和蒸馏提纯制得的乙醇，属于可再生资源。
生物质原料包括玉米，高粱，小麦，大麦，甘蔗，甜菜，土豆等含糖类和淀粉的农作物。
此外城市垃圾，甘蔗渣，小树干，木片碎屑等纤维质原料也可用来生产生物乙醇。
目前生物乙醇主要来自于谷物粮食发酵，该工艺生产技术已经相当成熟，但生产成本较高，且受到粮食安全等社会因素的制约。
生物乙醇最廉价的智取途径是废弃的农作物秸秆发酵。
生物乙醇可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。
汽油掺乙醇有两个作用：一是乙醇辛烷值高达115，可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能；二是乙醇含氧量高，可以改善燃烧，减少发动机内的碳沉淀和-氧化碳等不完全燃烧污染物排放。
同体积的生物乙醇汽油和汽油相比，燃烧热值低30％左右，但因为只掺入10％，热值减少不显著，而且不需要改造发动机就可以使用。
全球现在使用生物乙醇做成ETBE（乙基叔丁基醚--一种性能优良的高辛烷值汽油调和组分）替代MTBE（甲基叔丁基醚），通常以5~15%的混合量在不需要修改/替换现有汽车引擎的状况下加入；有些时候ETBE也以替代铅的方式加入汽油中，以提高辛烷值而得到较洁净的汽油；也可以完全替代汽油使用为输送燃料。
目前世界上使用乙醇汽油的国家主要是美国、巴西等国。
在美国使用的是E85乙醇汽油，即85%的乙醇和15%的汽油混合作为燃料，而美国是用甘蔗和玉米来生产乙醇的，这种E85汽油的价格与性能与常规汽油相似。
我国化石资源相对缺乏，必须大力发展生物乙醇燃料。
一方面，我国面临能源短缺的压力。
2009年中国的石油对外依存度突破51.2%，到2020年中国石油需求量将高达4.5亿吨，其中2.5亿吨来自进口。
近年国际油价大幅飙升，对中国经济造成了影响，利用可再生资源发展生物乙醇，可以部分替代常规能源，有效缓解能源短缺。
另一方面，发展燃料乙醇是调整我国农业结构，提高农民收入的有效手段。
燃料乙醇技术
第七章生物质燃料乙醇技术生物质可以通过生物转化的方法生产乙醇，每千克乙醇完全燃烧时约能放出30 000k了的热量，所以乙醇是一种优质的液体燃料。
乙醇燃料具有很多优点，它是一种不含硫及灰分的清洁能源，可以直接代替汽油、柴油等石油燃料，作为民用燃烧或内燃机燃料。
事实上，纯乙醇或与汽油混合燃料可作车用燃料，最易工业化，并与现今工业应用及交通设施接轨，是最具发展潜力的石油替代燃料。
第一节乙醇的性质与用途一、乙醇的理化性质乙醇作为动力燃料使用时称为燃料乙醇，分子式为QH50H或CHsCH20H。
它是无色、透明、易流动的液体，嗅之有独特的醇香，口尝有香辣味，刺激性强，容易挥发和燃烧，是一种无污染的燃料。
乙醇与水能以任何比例相混溶，混合时放出一定的热量，混合物总体积缩小。
乙醇蒸气与空气混合能形成爆炸性混合气体，爆炸极限为3．5％～18％(体积分数)。
纯乙醇的相对密度为0．79，沸点78．3oC，凝固点为一130oC，燃点为424oC，高位热值26 780kJ／kg。
根据浓度的高低和含杂质量的多少，把乙醇分为4种类型：(1)高纯度乙醇乙醇浓度≥96.2％，严格中性，不含杂质。
专供国防工业、电子工业和化学试剂用。
(2)精馏乙醇乙醇浓度≥95．5％，纯度合格，杂质含量很少。
供国防工业和化学工业用。
(3)医药乙醇乙醇浓度≥95％，杂质含量较少，主要用于医药和配制饮料酒。
(4)工业乙醇只要求乙醇浓度达到95％，无其他要求。
主要用来稀释油漆，合成橡胶原料和作燃料使用。
这4种类型的乙醇对应国家标准的4个乙醇等级是：(1)一级乙醇相当于精馏乙醇及高纯度乙醇。
(2)二级乙醇介于精馏乙醇与医药乙醇之间。
(3)三级乙醇相当于医药乙醇。
(4)四级乙醇相当于工业乙醇。
根据国家变性燃料乙醇的标准，乙醇含量达到92．1％即可作为燃料，即乙醇含量达到四级标准，但其他理化指标有所不同，如甲醇、硫含量等。
二.乙醇用途①化学工业：是重要的化工产品原料，可用来制造合成橡胶、冰醋酸、乙醚国防工业、聚乙烯、乙二醇、多种酯类和有机酸。
生物燃料相关知识点总结
生物燃料相关知识点总结一、生物燃料的种类1. 生物乙醇生物乙醇是以植物的淀粉或纤维素为原料，经过糖化、发酵和蒸馏等工艺生产出来的液体燃料。
常见的生物乙醇原料包括玉米、甘蔗、小麦等农作物，也可以使用木材废弃物、秸秆等生物质作为原料。
生物乙醇广泛应用于汽车燃料、酒精燃料等领域。
2. 生物柴油生物柴油是以植物油或动植物脂肪为原料，经过酯化或裂解等工艺生产出来的液态燃料。
生物柴油的原料主要包括大豆油、棕榈油、菜籽油等植物油，也可以使用动物脂肪等动植物油脂作为原料。
生物柴油广泛应用于柴油机车辆、工程机械等领域。
3. 生物天然气生物天然气是以生物质经过气化、发酵、甲烷化等工艺生产的可燃气体燃料。
生物天然气的原料主要包括秸秆、木屑、农业废弃物等生物质，也可以利用生物气化技术将生物质转化为天然气。
生物天然气广泛应用于城市燃气、工业燃料等领域。
4. 生物液化天然气生物液化天然气是将生物天然气通过液化工艺生产的液态燃料。
生物液化天然气的原料和生产工艺与生物天然气相似，但生产出的产品是液态天然气，具有更高的储运便利性。
生物液化天然气广泛应用于发电、地面交通等领域。
二、生物燃料的生产技术1. 生物质糖化生物质糖化是将植物的淀粉或纤维素分解成可发酵的糖类的工艺。
常用的生物质糖化技术包括酶解法、酸水解法、热水水解法等，通过这些技术可以将植物的淀粉或纤维素转化为葡萄糖等可发酵糖类。
2. 生物发酵生物发酵是利用微生物（常见的为酵母菌）将可发酵的糖类转化为酒精或有机酸的过程。
常见的生物发酵工艺包括传统发酵、高效发酵、固定床发酵等，通过这些工艺可以高效地将糖类转化为酒精等产品。
3. 生物油脂合成生物油脂合成是将植物油或动植物脂肪转化为生物柴油的工艺。
常用的生物油脂合成技术包括酯化法、裂解法、脂肪酸甲酯化等，通过这些技术可以将植物油或动植物脂肪转化为生物柴油。
4. 生物气化生物气化是将生物质转化为合成气或生物天然气的工艺。
常见的生物气化技术包括干燥气化、气固两相流化床气化、生物气化发电等，通过这些技术可以将生物质高效地转化为可燃气体。
生物质燃料乙醇概述
— — 能源植物开发与利用(课程报告)
班级：11级应生B班 姓名：和盛 学号：114120271 日期：2014.5.21
人类有史以来利用能源、开发能源，并逐渐认识到大自然所赐予的可利用非再 生能源资源是相当有限的。随社会的发展和科学技术的进步，寻找可替代的生物可再 生能源已成为人们共同努力的目标。相关专家对世界未来能源结构分析结果见图1020。在21世纪，生物质能源将是人类能源利用的主体之一。对发酵生产与管理的全 过程国家已经制定出洁净生产技术行业规范化标准及相关激励措施。这些对于解决能 源补充问题、保护生态环境、拉动农业及相关产业的发展，无疑将起到重要作用
2.1
谷物发酵途径与工艺
植物纤维质原料发酵生产乙醇工艺
2.2
•
据估计，通过光合作用每年合成的纤维素达到1011 ~1012t，可谓当今人类所拥有的最丰富的可再生能源 物质。能够用以制取乙醇的纤维素原料主要包括：作 物秸秆、森林采伐和木材加工剩余物、龙须草等。其 中作物秸秆是最多、最廉价的乙醇生产原料。由植物 纤维质原料生产乙醇的工艺虽然开发较晚，但因其在 世界范围内拥有巨大的资源优势，近年来规模化生产 技术研究已较为完善，下面予以简单说明。 采用作物 秸秆，即纤维素质原料降解产物转化为乙醇的过程主 要分为3步：将纤维质原料经预处理转化为可发酵的原 料；纤维质降解产物发酵为乙醇；分离提取乙醇及其 副产品。
(3)纤维素纤维素原料是地球上最具潜办、最丰富的乙醇生产原料来源。主要有农作 物秸秆、森林采伐和木材加工剩余物、柴草、造纸厂和制糖厂富含纤维素的下脚料、城 市生活垃圾的一部分等。发酵生产中生物质原料不同，乙醇产量不同，产出比与经济效 益也不相同。
2
燃料乙醇的生产主要途径与工艺
生物乙醇技术概论
生物乙醇技术概论余迪5090309377摘要：生物乙醇是以生物质为原料生产的可再生能源。
它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。
汽油掺乙醇有两个作用：一是乙醇辛烷值高达115，可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能；二是乙醇含氧量高，可以改善燃烧，减少发动机内的碳沉淀和-氧化碳等不完全燃烧污染物排放。
同体积的生物乙醇汽油和汽油相比，燃烧热值低30％左右，但因为只掺入10％，热值减少不显著，而且不需要改造发动机就可以使用。
本篇文章主要是对国内外各类燃料乙醇加工制取工艺进行大致介绍，并分析当今世界生物燃料乙醇生产的发展趋势。
关键词：生物质，燃料乙醇，发酵，工艺，能源。
1.生物乙醇简介生物乙醇是以富含淀粉，糖分的生物质为原料通过发酵和蒸馏提纯制得的乙醇，属于可再生资源。
生物质原料包括玉米，高粱，小麦，大麦，甘蔗，甜菜，土豆等含糖类和淀粉的农作物。
此外城市垃圾，甘蔗渣，小树干，木片碎屑等纤维质原料也可用来生产生物乙醇。
目前生物乙醇主要来自于谷物粮食发酵，该工艺生产技术已经相当成熟，但生产成本较高，且受到粮食安全等社会因素的制约。
生物乙醇最廉价的智取途径是废弃的农作物秸秆发酵。
生物乙醇可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。
汽油掺乙醇有两个作用：一是乙醇辛烷值高达115，可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能；二是乙醇含氧量高，可以改善燃烧，减少发动机内的碳沉淀和-氧化碳等不完全燃烧污染物排放。
同体积的生物乙醇汽油和汽油相比，燃烧热值低30％左右，但因为只掺入10％，热值减少不显著，而且不需要改造发动机就可以使用。
2. 燃料乙醇燃料乙醇是一种绿色可再生资源，随着科学技术的发展，粮食和各种植物纤维都可以加工生产出燃料乙醇，燃料乙醇的原料来源相当丰富，而且可以循环再生。
燃料乙醇的出现不仅仅减少了对石油资源的依赖，燃料乙醇还可以很大程度的改善汽车尾气污染和提升发动机燃烧效率。
由于乙醇是燃油氧化处理的增氧剂，可以使汽油增加内氧燃烧充分，达到节能和环保目的。
生物能源包括哪些内容
生物能源包括哪些内容生物能源是指能够通过生物质的转化来实现能量利用的一类可再生能源，包括生物质能、沼气能、生物柴油、生物乙醇等多种形式。
下面将逐一介绍这些生物能源的内容。
（一）生物质能生物质能是指从生物大分子物质（如木材、秸秆、棉秆、油麦菜等）中获取的能量。
生物质能作为一种可再生能源，具有广泛的应用前景，可以用于制作木炭、生物质燃料、压制成料、制革、造纸、医药和化工等多个领域。
生物质能具有种类繁多、成分复杂、应用广泛等特点。
（二）沼气能沼气是一种由有机物经过微生物分解发酵后产生的气体。
生物燃料如畜禽粪依靠微生物的作用，将有机物转化成为沼气，沼气具有可再生、清洁、易于获取等特点。
沼气被广泛应用于生活用燃气、餐饮业中的天然气、农村能源、温室气体减排等领域。
（三）生物柴油生物柴油是一种由植物油或动物脂肪酸甲酯（FAME）经过转化和提纯制得的燃料，是一种类似于传统柴油的燃料。
与常规石油柴油相比，生物柴油具有环保、可再生、低排放、燃烧效率高等优点。
同时生物柴油也有一些技术问题需解决，如生产成本高等问题。
（四）生物乙醇生物乙醇是一种由糖化后的植物纤维或作物等经过发酵和蒸馏制得的燃料，是一种类似于传统汽油的燃料。
生物乙醇具有可再生、环保、低点火温度、添加较少等优点。
同时，生物乙醇也存在一些技术问题和经济问题，如生产成本高、储存、运输等方面的问题。
（五）其他生物能源除了上述介绍的生物质能、沼气、生物柴油、生物乙醇这些比较主流的生物能源外，还有其他的生物能源形式，如生物气体、柿子树籽油、酒精、食用油等等。
这些生物能源也具有各自的特点，但应用范围比较窄。
总之，生物能源具有可再生性、环保、经济等优点，是未来能源转型的重要方向。
但生物能源也存在一些技术问题和经济问题，需要通过科技创新和政策引导来推动其发展。
生物质乙醇
生物质乙醇一生物质能源的发展前景随着中国经济的高速增长，以石化能源为主的能源消费量剧增，在过去的20多年里，中国能源消费总量增长了2.6倍，对环境的压力越来越大。
2003年，中国二氧化碳排放量达到8.23亿吨，居世界第二位。
2025年前后，中国二氧化碳排放量可能超过美国而居首位。
2003年，中国二氧化硫的排放量也超过了2000万吨，居世界第一位，酸雨区已经占到国土面积的30%以上。
中国二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2／3均来自燃煤。
预计到2020年，氧化硫和氮氧化物的排放量将分别超过中国环境容量30%和46%。
根据我国的可持续发展战略，生物质能源的发展具有良好的发展前景。
二生物质能源的介绍2.1生物质生物质( biomass，生态学中常译为生物量)是在讨论生物能源( bioenergy)时常用的一个术语,指地球上所有活的和死的生物物质以及新陈代谢产物的总称。
具体来说,生物质资源( biomass resources)包括:所有动物和植物及其排泄物、农业和林业的废弃物、食品加工和林产品加工的下脚料、餐饮业的残羹、城市固体废弃物(municipal solid waste,MSW) 、生活污水( sewage) 、工业废水( black liquor)等。
据估算,地球上每年生产的生物质总量约1400～1800亿t (干物质)。
生物质是储存太阳能的独特单元,其内部蕴含着巨大的生物质能( biomass power) ,而这些能量最初来源于自养生物的光和作用。
生物质作为唯一可再生碳源,兼具无净碳排放、硫含量低和可生物降解等环境友好以及廉价的特点,这使得生物质能源成为世界各国竞相发展的可再生能源之一。
2.2生物质燃料生物质能源是指能够提供可更新能源供应品——生物燃料的主要构成部分,用以生产热能、动能和电能的那部分生物质资源。
该定义涵盖了两个要点:第一,生物质资源都是潜在的生物质能源,但二者并不等同,只有当生物质资源是用来生产人类所需的热能、动能和电能时才能被称为是生物质能源；第二,生物燃料是人类所要利用的那部分生物质能的载体。
生物质能源-燃料乙醇
生产酒精的原料
原料種類
作物
糖質原料
甘蔗，甜高梁
澱粉質原料
小麥、玉米
纖維質原料
稻稈、舊報紙
藻類
綠藻、馬尾藻
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Production capability for Ethanol is about 5.81 million ton in China. Fig: medium and large enterprise spatial distribution
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我国从2001年开始推广“车 用乙醇汽油”。
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酒精发酵罐
.
1、罐型
➢ 酒精发酵罐筒体为圆柱形， 低盖和顶盖均为碟形或锥形。
➢ 在酒精发酵过程中，为了回 收二氧化碳气体及其所带出 的部分酒精，发酵罐采用密 闭式顶有人孔，视镜及二氧 化碳回收管。
➢ 进料管接种管压力表和测量 仪表接口管等。
➢ 罐底装有排料口和排污口罐 身上下装有取样口和温度计 接中口对于型发酵罐。
乙酰木聚糖酯酶 Acetylxylan esterase
阿拉伯呋喃糖苷酶 Arabinofuranosidase
H OH
OCH3
H
OCH3
OH
.
纤维素
Cellulose
纤维素酶酵母
纤维素
Cellulose
CHO
H
OCH3
OH
外切葡聚糖酶 Exoglucosidase
纤维二糖水解酶 Cellobiohydrolase
内切葡聚糖酶 Endoglucsidase
纤维二糖酶 Cellobiase
CHO
H OH
OCH3
CHO
H
OCH3
OH
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生物燃料的种类与可持续性
生物燃料的种类与可持续性生物燃料是一种以生物质为原料制造的可用于能源供应的燃料，它可以作为替代传统石油燃料的一种可持续能源。
生物燃料可以从多种生物质来源制取，包括农作物，林木和废物等，因此它具有较低的碳排放，被视为环保的能源选择。
生物燃料的种类非常丰富，包括生物乙醇，生物柴油和生物气体等。
以下是其中几种常见的生物燃料。
首先是生物乙醇，它是一种从植物物质中提取的酒精燃料。
生物乙醇可通过利用谷物（如玉米、小麦）和纤维素（如秸秆、木材）的糖分发酵而生产。
生物乙醇作为液体燃料，可以用作汽车和航空飞机的燃料，也可以与传统汽油混合使用。
由于生物乙醇的CO2排放量比传统燃油低，它被认为是一种可持续的生物燃料。
其次是生物柴油，它是一种由动植物油脂转化而来的燃料。
生物柴油的生产过程涉及将油脂与醇（如甲醇或乙醇）和碱（如钠或钾）催化反应。
作为一种可再生的能源，生物柴油可以直接替代传统柴油，用于发电、农业机械和运输工具等领域。
生物柴油在燃烧过程中排放的CO2可以被植物吸收，形成一个可持续的循环。
另外一种常见的生物燃料是生物气体，它是通过生物质的气化过程产生的气体燃料。
气化是一种将固体生物质转化为气体燃料的过程，该过程需要在高温和压力下进行。
气化反应可以使用多种生物质来源，如木材、农作物废料和牲畜粪便等。
生物气体主要包括氢气、一氧化碳、甲烷和氮气等成分。
生物气体可以作为替代天然气和煤炭的燃料，用于发电、供暖和工业生产等应用领域。
对于生物燃料的可持续性来说，一方面生物燃料的源头是可再生的，可以持续产生，不会耗尽大量地质资源。
另一方面，生物燃料的生产和使用过程可以减少大气中的二氧化碳排放量，对环境影响较小。
此外，生物燃料可以促进农作物的种植和废物的处理，为农民和废物管理提供了经济和环保的双重好处。
然而，生物燃料也面临一些挑战和争议。
生物燃料的生产过程消耗大量土地、水源和能源等资源。
如果大规模生产生物燃料，可能会导致土地资源竞争和水资源短缺等问题。
生物燃料乙醇
5.2.1.3 酵母的生长条件
1
温度。酵母生存和繁殖的温度范围很宽，但是，其
正常的生活和繁殖温度是29—30℃。在很高或很低的温度
下，酵母的生命活动消弱或停止。酵母发育的最高温度是
38℃，最低为-5℃；在50℃时酵母死亡。
2 pH。酵母的生长pH范围较广，为3—8，但最适生长 pH为3.8—5.0。当pH降到4.0以下时，酵母仍能继续繁殖， 而此时乳酸菌已停止生长，酵母的这种耐酸性能被用来压制 和消除污染基质中细菌的生长，即将该培养料加酸调至 pH3.8—4.0，并保持一段时间，在此期间酵母生长占绝对 优势，细菌污染即可消除。
√ 酿酒酵母最大的局限是不能直接利用生淀粉和寡糖，不能 利用戊糖。
√ 自1990年以来，有许多文献报道在酵母中表达不同来源
的α-淀粉酶和糖化酶。
√ 2004年Shigechi等报道利用细胞表面工程构建表达α-淀粉
酶和糖化酶的酵母，利用生淀粉发酵产生乙醇。该酵母能在 72h内产生61.8g/L乙醇，是生玉米淀粉理论收率的86.5%。
转化
微生物发酵
提取
原料
糖
乙醇醪液
乙醇
• 我国乙醇年产量为300多万吨，近年有逐渐增加的趋势， 仅次于巴西、美国，列世界第三位。其中，发酵法占绝对优 势，80%左右的乙醇用淀粉质原料生产，约10%的乙醇 用废糖蜜生产，以亚硫酸盐纸浆废液等纤维原料生产的乙 醇占2%左右，化学合成法生产的乙醇仅占3.5%左右。随 着生物技术的发展及现实需求，以纤维素为原料的大规模 乙醇发酵生产已经提上议事日程，目前国内已达到中试生 产阶段。
糖，不发酵乳糖、菊糖、蜜二糖。
2
南阳混合酵母（1308）。菌落特征和利用糖的情况
和南阳五号酵母相同。细胞呈圆形，少数卵圆形。该酵母在含
生物燃料乙醇的名词解释
生物燃料乙醇的名词解释生物燃料乙醇是一种可再生能源，用于替代传统石油燃料的一种选择。
它是一种醇类有机化合物，化学式为C2H5OH，也被称为乙醇或酒精。
乙醇可以通过多种方式生产，其中最常见的方法是利用植物材料发酵制成。
在乙醇生产过程中，植物材料首先被收集和处理，目的是提取可用于发酵的淀粉或糖类。
常见的原料包括玉米、甘蔗、木薯、小麦等。
这些植物材料被压碎、研磨和加热，使其转变为可溶于水的糖类溶液。
然后，以稳定的温度将酵母菌或其他微生物添加到溶液中，这些微生物通过发酵将糖类转化为乙醇。
生物燃料乙醇的使用在全球范围内逐渐普及，主要有以下几个原因。
首先，乙醇是一种相对清洁的燃料，它的燃烧产生的二氧化碳排放量比传统石油燃料低，对减缓全球气候变化有一定贡献。
其次，生物燃料乙醇易于获取，原料丰富且广泛分布。
不同地区可以利用各自的植物资源来生产乙醇，减少对进口石油的依赖。
此外，生物燃料乙醇在某种程度上可以创造就业机会，促进地方经济的发展。
然而，尽管生物燃料乙醇有许多优点，但也存在一些挑战和问题。
首先是生产成本较高。
相比传统燃料，生产乙醇需要耗费大量的能源和水资源，导致生产成本上升。
其次，乙醇的能量密度较低，需要较大的储存空间。
这对于车辆使用乙醇作为燃料而言可能是挑战，因为它们需要更频繁地加油。
此外，乙醇的生产也可能导致土地使用变化，引发对食品和水资源的争夺。
为了克服这些问题，许多研究人员和工程师致力于开发高效的生物燃料乙醇生产技术和新型原料。
他们试图通过改进发酵过程和使用更高效的生物催化剂来提高乙醇产量，并寻找能够在较低成本和环境影响下生产乙醇的新植物。
此外，还有一些关注于生物燃料乙醇与其他能源形式的结合，例如太阳能和风能，以提高整体能源利用效率。
总之，生物燃料乙醇作为一种可再生能源，在全球能源转型中发挥着重要作用。
它的生产和使用不仅可以减少对有限的石油资源的依赖，还可以减少温室气体排放，为环境保护做出贡献。
然而，面临的挑战也不能被忽视，需要不断进行研究和创新，以实现更高效和可持续的生物燃料乙醇生产。
生物燃料乙醇制备工艺流程
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而，如果木糖转化为木酮糖以后，就可被酿酒酵母利用生成乙醇。在缺
乏六碳糖时，也能利用甘油、甘露醇、乙醇或其他醇类，有些有机酸 （乳酸、乙酸、苹果酸、柠檬酸）也可作为后备碳源。 酵母在发酵麦芽 糖和蔗糖为乙醇前，这两种双糖要事先被酵母的相应的酶水解成单糖。 当培养条件从厌氧转换到有氧时，酵母发酵葡萄糖的能力减弱，但发酵 蔗糖的能力提高1.5倍。酵母只有在培养基中没有葡萄糖和果糖时，才发 酵麦芽糖。 三羧酸循环的任何中间产物（丙酮酸、柠檬酸、琥珀酸、富马酸、苹果
酵单胞菌外，还存在安全方面的疑虑，其菌体能否作为饲料尚存
疑问，细菌还易感染噬菌体，一旦感染了噬菌体将带来重大经济 损失。所以迄今为止，生产中大规模使用的仍是酵母。
酵母的一般性质
酵母是典型的真核生物，一般具有以下五个特点： • 个体一般以单细胞状态存在；
• 多数为出芽繁殖，也有裂殖；
• 能发酵糖类；
由葡萄糖发酵生成乙醇的总反应式为
C6H12O6 + 2ADP + 2H3PO4 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP
则1mol葡萄糖生成2mol乙醇，理论转化率为
（2*46.05/180.1）*100%=51.1%
但在实际生产实践中有约5%的葡萄糖用于合成酵母细胞和
副产物，实际上乙醇生成量约为理论值的95%，即乙醇对糖的
糖蜜发酵用酵母，除了以上特性外，还要具备以下性能，即
要耐渗透压能力强，耐酸耐温能力强，对金属特别是Cu2+的 耐受性强，并且产生泡沫要少。
乙醇产生途径
在微生物体内，葡萄糖转化的途径主要是酵解途径。酵解途 径是将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随生成能量形式ATP的过程。 在好氧有机体中，酵解生成的丙酮酸进入线粒体，经三羧酸 循环被彻底氧化成CO2和H2O。 在厌氧有机体中，则把酵解产生的丙酮酸脱羧生成乙醛，乙 醛得到由酵解生成的NADH中的氢，就转化成乙醇。这个过 程就叫乙醇发酵。这个过程中涉及的酶被统称为酒化酶。在 此也可看出乙醇发酵是在厌氧条件下进行的。
过微生物代谢产生乙醇，该方法生产出的乙醇杂质含量较低，
广泛应用于饮料、食品、香精、调味品、化妆品和医药等工 业。
生物发酵法生产乙醇的基本过程可总结为：
转化
原料
微生物发酵 糖
乙醇醪液
提取
乙醇
我国乙醇年产量为300多万吨，近年有逐渐增加的趋势，仅
次于巴西、美国，列世界第三位。其中，发酵法占绝对优势， 80%左右的乙醇用淀粉质原料生产，约10%的乙醇用废糖蜜 生产，以亚硫酸盐纸浆废液等纤维原料生产的乙醇占2%左右， 化学合成法生产的乙醇仅占3.5%左右。随着生物技术的发展
乙醇生产原理
18世纪末，首次报道了乙醇的生产方法。但乙醇真正的工业
化生产始于19世纪末，至今已有百余年历史。乙醇的工业化 生产方法有两种，即化学合成法和生物发酵法。 化学合成是以乙烯加水合成乙醇，该方法产生的杂质较多， 且乙烯是石油的工业副产品，在石油日益短缺的情况下，该
方法应用受到限制。
生物发酵法是以淀粉质原料、糖蜜原料或纤维素等原料，通
为它的碳源。当氨基被利用后，剩下的酮酸就可被酵母同化，作
为碳源。 为了消化有机氮，许多酵母需要维生素（生物素、泛酸、硫胺素 等）。酵母不能同化蛋白质、甜菜碱、嘌呤和乙胺型胺类等有机 氮。肽是氨基酸链，介于氨基酸和蛋白质间，随着肽链的增长及 复杂性的增加，其利用率降低。
乙醇生产对酵母要求
酵母的种类很多，能发酵产乙醇的菌株也很多，但是能应 用于生产的酵母菌株必须基本符合以下要求，即能快速并完 全将糖分转化为乙醇，有高的比生长速度，有高的耐乙醇能 力，抵抗杂菌能力强，对培养基适应性强，不易变异。对于
及现实需求，以纤维素为原料的大规模乙醇发酵生产已经提
上议事日程，目前国内已达到中试生产阶段。
乙醇发酵微生物学
乙醇发酵过程中最关键的因素是产乙醇的微生物，生产中能够发 酵生产乙醇的微生物主要有酵母菌和细菌。 目前工业上生产乙醇应用的菌株主要是酿酒酵母，这是因为它发 酵条件要求粗放，发酵过程pH低，对无菌要求低，以及其乙醇产 物浓度高（实验室可达23%，v/v）。这些特点是细菌所不具备的。 细菌由于其生长条件温和，pH高于5.0，易染菌，而且除运动发
生物质生物转化技术————
燃料乙醇
主讲：由耀辉
乙醇简介
乙醇俗称酒精，是一种传统的基础有机化工原料，广泛应用 于有机化工、日用化工、食品饮料、医药卫生等领域。随着 人类对能源需求的增加，乙醇作为汽车替代燃料越来越受到
重视，全球生物燃料乙醇的发展已经超过任何一种替代燃料。
生物燃料乙醇主要由玉米、小麦、薯类等植物淀粉或糖蜜通 过微生物发酵而来。近年来，用农林废弃物等植物纤维进行 乙醇生产的研究成为全球生物质能研究的热点。燃料乙醇作 为内燃机代用燃料具有独特的优势。
酸）都能被酵母利用并作为唯一碳源。
（2）氮源。酿酒酵母能利用的氮有两种形式：氨类和有机氮。酵 母能有效地利用硫酸铵和磷酸铵、尿素和有机酸铵盐（乙酸铵、
乳酸铵、苹果酸铵和琥珀酸铵）。在培养基中有可发酵性糖类存
在时，这些铵盐只作为酵母的氮源，但是氨基用完后，酸游离出 来，这会引起pH改变。氨基酸既可以是酵母的氮源，同时又能成
由葡萄糖到乙醇的过程主要分成两个阶段，即糖酵解阶段和 丙酮酸转化为乙醇的阶段。在糖酵解阶段葡萄糖经过转化形 成丙酮酸。 酵母菌在无氧条件下，丙酮酸继续降解，生成乙醇，其反应 过程为，丙酮酸在Mg2+存在情况下，经脱羧酶的催化，脱羧 生成乙醛。乙醛在乙醇脱氢酶及NADH的催化下，还原成乙
醇。
丙酮酸脱羧酶 焦磷酸硫胺素, Mg2+ 丙酮酸 乙醛 乙醇 CO2 NADH 乙醇脱氢酶 NAD
（3） 溶氧。酿酒酵母是兼性厌氧菌，在有氧无氧条件下均
能生长，但有氧情况下生长的更好。在有氧时靠呼吸产能， 无氧时借发酵或无氧呼吸产能。所以乙醇酵母在菌种生长起 始通风培养，使种子快速生长，等长至对数期快结束时停止 通风，进行厌氧培养，从而使细胞进行发酵产乙醇。
酵母的营养条件
（1） 碳源。酿酒酵母可利用的碳源包括各种有机化合物中的碳，如葡 萄糖、甘露醇、半乳糖和D-型果糖，但不能直接发酵木糖等五碳糖，然
转化率约为48.5%。
• 细胞壁常含有甘露聚糖；
• 喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。 酵母的形状和大小随菌株的不同而异。
酵母的菌落
酵母一般都是单细胞微生物，且细胞都是粗短的形状，在细
胞间充满着毛细管水，故它们在固体培养基表面形成的菌落，
一般具有湿润、较光滑、有一定的透明度、容易挑起、菌落 质地均匀以及正反面和边缘、中央部位颜色都很均一等特点， 且菌落较大、较厚、外观较稠和较不透明。酵母菌落的颜色 比较单调，多数都呈乳白色或矿烛色，少数为红色，个别为
黑色。另外，凡不产生假菌丝的酵母，其菌落更为隆起，边
缘十分圆整，而会产大量假菌丝的酵母，则菌落较平坦，表 面和边缘较粗糙，酵母的菌落一般会散发一股悦人的酒香味。
酵母的生长条件
（1） 温度。酵母生存和繁殖的温度范围很宽，但。在很高或很低的温度下， 酵母的生命活动消弱或停止。酵母发育的最高温度是38℃， 最低为-5℃；在50℃时酵母死亡。 （2）pH。酵母的生长pH范围较广，为3—8，但最适生长pH 为3.8—5.0。当pH降到4.0以下时，酵母仍能继续繁殖，而此 时乳酸菌已停止生长，酵母的这种耐酸性能被用来压制和消 除污染基质中细菌的生长，即将该培养料加酸调至pH3.8— 4.0，并保持一段时间，在此期间酵母生长占绝对优势，细 菌污染即可消除。