木质纤维素预处理技术研究进展
Progress of Lignocellulose Pretreatment Technologies

作者: 陈陆霞 , 关东明 , 王 达 , 章慧娟 :中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京;

关键词: 木质纤维素预处理技术研究进展Lignocellulose Pretreatment Technology Progress

摘要:
随着我国乃至全球能源短缺状况日益严重,开发可再生能源成为大家关注的重点。近年来将木质纤维素转化为燃料乙醇,逐渐成为了生物质能源开发与利用中的焦点。而木质纤维素预处理是其生物转化过程中的关键步骤之一,本文综述了物理法、化学法、物理化学法和生物法四大预处理技术原理及效果,并对木质纤维素预处理技术的发展方向作了展望。

Abstract: As China even the global energy shortage is worsening, the development of renewable energy has become the point of everyone’s attention. In recent years, the lignocellulose into fuel ethanol has become the focus in the development and utilization of biomass energy. The lignocellulose pre-treatment is one of the key steps in the process of its biotransformation. This paper reviews the methods and effects of four principal pretreatment technologies of physical, chemical, physi-co-chemical and biological, and discusses the development direction of lignocellulose pretreatment technologies.


Abstract:

文章引用: 陈陆霞 , 关东明 , 王 达 , 章慧娟 (2014) 木质纤维素预处理技术研究进展。 生物过程, 4, 25-34. doi: 10.12677/BP.2014.43004

参考文献

[1] 陆强, 赵雪冰, 郑宗明 (2013) 液体生物燃料技术与工程. 上海科学技术出版社, 上海.

[2] Griffith, A.P., Haque, M. and Epplin, F.M. (2014) Cost to produce and deliver cellulosic feedstock to a biorefinery: Switchgrass and forage sorghum. Applied Energy, 127, 44-54.

[3] Yue, D.J., You, F.Q. and Snyder, S.W. (2014) Biomass-to-bioenergy and biofuel supply chain optimization: Over- view, key issues and challenges. Computers & Chemical Engineering, 66, 36-56.

[4] Festel, G., Wuermseher, M. and Rammer, C. (2014) Scaling and learning effects of biofuels conversion technologies. Energy Technology, 2, 612-617.

[5] 彭资, 谭兴和, 熊兴耀等 (2013) 木质纤维素糖化前预处理新技术研究进展. 中国酿造, 32, 1-4.

[6] 李永莲, 刘文峰, 林凯诚等 (2013) 木质纤维素预处理技术的研究进展. 贵州农业科学, 41, 158-161.

[7] 刘芸, 刘文卓, 沈小卓 (2014) 木质纤维素的生物转化综述. 广东化工, 41, 107-111.

[8] 周谈龙, 总文明, 曹成茂等 (2014) 木质纤维素预处理工艺研究现状及展望. 安徽农业科学, 18, 590-5923.

[9] 曲音波 (2014) 纤维类生物质炼制技术产业化的进展与展望. 2014中国(国际)生物质能源与生物质利用高峰论坛, 上海.

[10] Harmsen, P., Huijgen, W.J.J., López, L.M.B., et al. (2010) Literature review of physical and chemiscal pretreatment processes for lignocellulosic biomass. ftp://kerntechniek.nl/pub/www/library/report/2010/e10013.pdf

[11] Meng, X.Z. and Ragauskas, A.J. (2014) Recent advances in understanding the role of cellulose accessibility in enzymatic hydrolysis of lignocellulosic substrates. Current Opinion in Biotechnology, 27, 150-158.

[12] 袁丽 (2012) 球磨结合稀酸、真菌和超声处理法降解木质纤维素的研究. 湖南大学, 长沙.

[13] Zhang, Y., Pan, Z.L. and Zhang, R.H. (2009) Overview of biomass pretreatment for cellulosic ethanol production. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2, 51-68.

[14] 杨青丹 (2011) 稻草Y辐照降解效果及酶解工艺优化研究. 湖南农业大学, 长沙.

[15] 沈志强 (2008) 辐照预处理提高小麦秸秆酶解产糖的研究. 湖南大学, 长沙.

[16] 唐洪涛 (2012) 辐照预处理对玉米秸秆酶解产糖率的影响. 中国农业科学院, 北京.

[17] 余强, 庄新姝, 袁振宏等 (2010) 木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术. 化工进展, 11, 2177-2182.

[18] Mosier, N., Wvman, C., Dale, B., Elander, R., Lee, Y.Y., Holtzapple, M. and Ladisch, M. (2013) Feature of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology, 96, 673-686.

[19] 晏群山, 黄富邦, 武书彬, 刘立国, 杨尉 (2012) 高温液态水预处理蔗渣的研究. 食品工业科技, 7, 260-263.

[20] Yang, X.Y., Huang, C., Guo, H.J., Xiong, L., Luo, J., Wang, B., Chen, X.F., Lin, X.Q. and Chen, X.D. (2014) Beneficial effect of acetic acid on the xylose utilization and bacterial cellulose production by gluconacetobacter xylinus. Indian Journal of Microbiology, 54, 268-273.

[21] 徐明忠, 庄新姝, 袁振宏等 (2008) 木质纤维素类生物质稀酸水解技术研究进展. 可再生能源, 3, 43-47.

[22] 何燕青, 张龙平, 张建, 鲍杰 (2014) 螺带桨搅拌在木质纤维素稀酸预处理反应器中的应用. 生物加工过程, 1, 8-12.

[23] 何晶晶, 方文娟, 吕凡等 (2008) 乙酸常温预处理对木质纤维素厌氧消化的影响. 中国环境科学, 12, 1116-1121.

[24] Taherzadeh, M.J. and Karimi, K. (2008) Pretreatment of lignocellulosic wastes to improve ethanol and biogas production: A review. International Journal of Molecular Sciences, 9, 1621-1651.

[25] Xu, J., Cheng, J.J., Sharma-Shivapa, P.R. and Burns, J.C. (2010) Lime pre-treatment of switchgrass at mild temperature for ethanol production. Bioresource Technology, 101, 2900-2903.

[26] 张佳 (2013) NaOH预处理后的玉米秸纤维素酶水解效果试验研究. 北京化工大学, 北京.

[27] 刘浩 (2011) 亚硫酸氢盐预处理提高阔叶木纤维素的可水解性. 华南理工大学, 广州.

[28] 齐临冬 (2011) 亚硫酸盐法预处理提高棉秆糖化效率的研究. 天津科技大学, 天津.

[29] 诗建斌 (2013) 玉米杆活性氧蒸煮过程中半纤维素的结构变化及其机理的研究. 华南理工大学, 广州.

[30] 张强 (2011) 玉米秸秆发酵生产酒精的研究. 吉林大学, 吉林.

[31] Zhang, Y.H., Ding, S.Y., Mielenz, J.R., Cui, J.B., Elander, R.T., Laser, M., et al. (2011) Fractionating recal-citrant lignocellulose at modest reaction conditions. Biotechnology and Bioengineering, 97, 214-223.

[32] Alvira, P., Tomás-Pejo, E., Ballesteros, M. and Negro, M.J. (2010) Pretreatment technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: A review. Bioresource Technology, 101, 4851-4861.

[33] For, D.A., Remsing, R.C., Swatloski, R.P., Moyna, P., Moyna, G. and Rogers, R.D. (2012) Can ionic liquids dissolve wood? Processing and analysis of lignocellulosic materials with I-n-butyl-3-methylimidazolium choride. Green Chemistry, 9, 63-69.

[34] 刘黎阳, 牛坤, 刘晨光, 白凤武 (2013) 离子液体预处理油料作物木质纤维素. 化工学报, S1, 104-110.

[35] 蓝武 (2012) 木质纤维在离子液体中的溶解以及组分分离. 华南理工大学, 广州.

[36] Remsing, R.C., Swatloski, R.P., Rogers, R.D., et al. (2006) Mechanism of cellulose dissolution in the ionic liquid I-n-butyl-3-methylimidazolium choride: A I3C and 35/37Cl NMR relaxation study on model systems. Chemical Communications, 12, 1271-1273.

[37] 李强, 何玉财, 徐鑫, 咸漠, 李良智 (2010) 离子液体系中原位酶解高校糖化玉米秸秆. 化工进展, 5, 958-962.

[38] 陈龙 (2013) 基于离子液体的木质纤维素预处理和转化过程的基础研究. 华东理工大学, 上海.

[39] Muurinen, E. (2000) Organosolv pulping—A review and distillation study related to peroxyacid pulping. Doctoral Dissertation, Department of Process Engineering, University of Oulu, Oulu. http://herkules.oulu.fi/isbn9514256611/isbn 9514256611.pdf

[40] 陈魏 (2010) 丙酮、乙醇预处理对稻草酶解糖化的影响研究. 重庆大学, 重庆.

[41] 孙付保, 娄秀平, 杨玉春, 洪嘉鹏, 陈亚楠 (2011) 木质纤维素原料的高沸点有机溶剂预处理. 中国酿造, 12, 23-27.

[42] 陈晓旭, 孙付保, 张建华, 毛忠贵 (2010) 麦草木质素在甘油蒸煮过程中结构的变化. 化工进展, 12, 2330-2335.

[43] Wang, K., Jiang, J.X., Xu, F. and Sun, R.C. (2009) Influence of steaming explosion time on the physic-chemical properties of cellulose from Lespedeza stalks (Lespedeza crytobotrya). Bioresource Technology, 100, 5288-5294.

[44] 王鑫 (2010) 蒸汽爆破预处理技术及其对纤维乙醇生物转化的研究迚展. 林产化学与工业, 4, 119-125.

[45] 康鹏, 郑宗名, 董长青, 杨勇平 (2010) 木质纤维素蒸汽爆破预处理技术的研究进展. 可再生能源, 3, 112-116.

[46] 许丙磊 (2011) 蒸汽爆破法处理玉米芯半纤维素的研究. 江南大学, 无锡.

[47] 王许涛, 刘丽莎, 张百良 (2010) 蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的技术经济分析. 可再生能源, 2, 123-126.

[48] 元伟, 王闻, 王琼等 (2013) 木质纤维素预处理技术及其机理研究进展. 新能源进展, 2, 150-158.

[49] 杨盛茹, 丁长河, 王罗琳, 翟双燕 (2010) 氨纤维爆破法预处理木质纤维生物质原料. 酿酒, 5, 16-18.

[50] 李兵 (2012) 氨水循环爆破法对高粱秸秆预处理效果的研究. 天津大学, 天津.

[51] Alinia, R., Za-bihi, S., Esmaeilzadeh, F. and Kalajahi, J.F. (2010) Pretreatment of wheat straw by supercritical CO2 and its enzymatic hydrolysis for sugar production. Biosystems Engineering, 107, 61-66.

[52] 罗鹏 (2012) 木质纤维素超声超临界二氧化碳预处理及其对水解效果的影响. 大连理工大学, 大连.

[53] 阮奇城, 祁建民, 胡开辉等 (2011) 白腐真菌Pleurotus sajor-caju预处理对红麻秸秆发酵乙醇的影响. 生物工程学报, 10, 1464-1471.

[54] 林云琴, 周少奇 (2013) 白腐菌降解纤维素和木质素的研究进展. 环境技术, 4, 29-33.

[55] 王义刚 (2013) 白腐菌预处理促进稻草纤维素酶水解的研究. 南京林业大学, 南京.

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