生物质加工及其利用

cai1972

农、林、牧、副、渔业的产品及其废弃物(壳、芯、秆、糠、渣)等生物质通过化学或生物化学方法可以转变为基础化学品或中间产品，例如葡萄糖、乳酸、柠檬酸、乙醇、丙酮、高级脂肪酸(月桂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、肉**酸)等。加工过程涉及一系列化学工艺，如化学水解、酶水解、微生物水解、皂化、催化加氢、气化、裂解、萃取等等，有些还用到DNA技术。下面举几个利用生物质生产化学品的例子。
(1)糠醛的生产农副产品废渣的水解是工业生产糠醛的唯一路线。糠醛主要用于生产糠醇树脂、糠醛树脂、顺丁烯二酸酐、医药、合成纤维、防腐剂、杀虫剂、脱色剂等。其生产过程是:将含多缩戊糖的玉米芯、棉子壳、花生壳、甘蔗渣等投入反应釜内，用含量为6％的稀硫酸作催化剂并通人蒸汽加热，控制温度在180℃左右、压力0.6～1.0MPa，反应5～8h。多缩戊糖水解成戊糖，然后进一步脱水环化而转变成糠醛。
(2)乙醇的生产虽然工业生产乙醇是用乙烯水合法，但用农产品生产乙醇仍是重要方法之一。将含淀粉的谷类、薯类、植物果实经蒸煮糊化.加水冷却至60℃，加入淀粉酶使淀粉依次水解为麦芽糖和葡萄糖，再加入酵母使之发酵则转变成乙醇(食用酒精)。


近年来，农林废料(甘蔗渣、稻草、秸秆、木屑等)的加工利用受到高度重视。例如，美国BC International Corp.公司利用遗传工程培育的细菌可将甘蔗渣转化成工业级乙醇。该技术是首先将甘蔗渣中半纤维素和纤维素水解成包含戊糖在内的5种糖，然后用一种插入了活动发酵单胞菌两个基因的细菌来使这些糖的混合物发酵转变成乙醇。普通酵母菌不能使戊糖发酵.所以不能将纤维素转变为乙醇。该公司建造了一套每天可处理2000t甘蔗渣的工业装置，工业级乙醇产量每年达7570×104L。
(3)丙二醇的生产1,3-丙二醇(PDO)是生产聚对苯二甲酸丙二酯(PPT)的原料，PPT具有许多类似尼龙的特性，如果其原料PDO的成本较低，则可与PET聚酯竞争。PDO可以由环氧乙烷与CO合成，也可用丙烯腈生产。最近颇受重视的是生化法，即运用重组DNA技术培育出的微生物将可发酵的碳源生物质转化成PDO，生产成本亦可降低。美国杜邦公司和Genencor公司正在利用这一技术进行用葡萄糖一步生产PDO的中试规模试验，预计到2002年上半年可能达到市场开发阶段。
此外，还有些植物可生产能源燃料，例如有些植物能割出类似石油成分的胶汁，不需提炼即可用于柴油机，故被称为“石油树”。目前，全世界约有几十种“石油树”，例如巴西热带树林中的三叶胶、紫心豆树，中国海南岛的油楠树等。