未来能源植物品种筛选及评价体系建设

摘要

随着能源和环境问题的日益加剧，利用生物质获得能源越来越得到肯定。木质纤维素原料生产生物质能源已经具有可行性。我国边际土地较多，种植能源草能为木质纤维素燃料乙醇提供充足的原料。但是目前缺乏对原料转化的综合比较和评价。基于原料转化评价的缺乏。本研究通过5种不同木质纤维素原料转化过程的对比，初步形成生物质能源植物的筛选评价体系。
　　芦竹，玉米秸秆，柳枝稷，狼尾草，荻是目前研究较多的5种能源草。对比5种原料组成，5种原料在组成上存在一定差异。5种原料的纤维素含量均大于35％，分布在35％-44％的范围内。5种原料中荻的纤维素含量最高约为43.27％，玉米秸秆的纤维含量最低约为35.59％。5种原料的半纤维素含量分布在22％-30％范围内。仅从组成上来分析5种原料作为未来能源植物的潜质荻＞狼尾草＞柳枝稷＞芦竹＞玉米秸秆。对5种原料的转化进行研究。5种原料预处理后玉米秸秆的纤维素转化率最高可以达到71.9％，其次是荻56％左右。芦竹与狼尾草的纤维素转化率达到50％左右。柳枝稷的纤维素转化率最低仅为46.5％。酶解后5种物料的糖化液中均含有5-羟甲基糠醛、糠醛、乙酸三种抑制物，5种原料中狼尾草的三种抑制物产生量最少。玉米秸秆的三种抑制物浓度均较高。达到最高糖醇转化率时，5种物料的乙醇得率分别为:0.098、0.093、0.098、0.105、0.103(g·g)，5原料的乙醇得率不存在较大差异。
　　从原料组成到转化，对比5种能源草的纤维素，半纤维素，木质素，灰分，水分，挥发份，固定碳，热值8个主要组成因素，预处理转化过程中的纤维素准化率，半纤维素转化率，糠醛含量，5-羟甲基糠醛含量，乙酸含量和发酵过程中的发酵时间和乙醇得率等指标，通过对比分析形成了木纤维素原料转化的原料组成，原料预处理转化，原料发酵转化三个一级指标和包括组成在内的18个二级指标。采用专家打分和SPSS软件计算相结合的方法对三个一级指标和18个二级指标赋予权重。三个一级指标原料组成，原料预处理转化，原料发酵转化的权重分别为0.4，0.3，0.3。结合5种木质纤维素的各个指标，利用评价体系对5种能源植物的综合利用指数进行计算。5种原料的综合利用指数分别为:55.0、40.6、43.4、54.4、47.0。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 木质纤维素燃料乙醇发展概述

1．1．1 国内木质纤维素燃料乙醇发展

1．1．2 国外木质纤维素燃料乙醇发展

1．2 纤维素燃料乙醇原料现状

1．3 纤维素燃料乙醇生产工艺现状

1．3．1 质纤维纤维素预处理方法

1．3．2 酶解工艺

1．3．3 发酵工艺

1．4 木质纤维素燃料乙醇转化评价

第二章 木质纤维素原料组成测定及分析报告

2．1 实验材料和实验方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验方法

2．2 实验结果与讨论

2．2．1 两种不同方法比较

2．2．2 成型原料与未成型原料对比

2．2．3 不同存储时间的5种原料的成分分析

2．2．4 5种原料的成分测定结果

2．4 本章小结

第三章 纤维素能源植物转化及方法报告

3．1 实验材料和实验方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验试剂和仪器

3．1．2 实验方法

3．2 实验结果

3．2．1 稀酸预处理条件

3．2．2 蒸汽爆破和稀酸预处理两种不同工艺的比较

3．2．3 5种原料转化乙醇比较

3．3 本章小结

第四章 燃料乙醇评价体系建设

4．1 转化实验过程及评价指标体系的确立

4．1．1 原料转化实验过程

4．1．2 原料转化体系评价指标体系

4．2 评价体系的建设目的

4．3 评价指标权重系数的确立及方法

4．3．1 评价指标权重系数确定的方法

4．4 原料转化评价指标权重系数的确立

4．5 木质纤维素原料组成及转化评价体系在5种能源植物品种上的应用

4．6 本章小结

第五章 乙醇转化过程中的能耗和排放分析

5．1 纤维素乙醇转化过程能耗分析

5．1．1 热值

5．1．2 能量强度

5．1．3 纤维素燃料乙醇全生命周期能量计算

5．1．4 纤维素燃料乙醇转化过程中的能耗计算

5．1．5 5种原料转化乙醇过程中的能耗分析

5．2 纤维素燃料乙醇转化过程中的CO2排放计算

5．2．1 CO2排放的计算模型

5．2．2 乙醇生产过程的CO2排放计算分析

第六章 实验结论和建议

本文创新点

参考文献

附录

致谢

作者和导师简介