纤维素生成乙醇的直接方法

乙醇，就是我们通常说的酒精。纯乙醇的沸点为78.5℃，很容易燃烧，在世界面临能源危机的今天，开发利用乙醇作动力燃料，正受到人们越来越多的关注。

有的国家把乙醇掺进汽油里混合使用，称为醇汽油，效率甚至比单用汽油还高。产糖量居世界第一的巴西，完全用乙醇开动的汽车，已经在圣保罗的大街上奔驰了。

生产乙醇的主角是大名鼎鼎的酵母菌。它能够在缺氧的条件下，开动体内的一套特殊装置——酶系统，把碳水化合物转变成乙醇。近些年来人们又陆续发现，微生物王国中能够制造乙醇的菌种还不少，比如有一种叫酵单孢菌的，它的本领比酵母菌还高，不仅发酵速度快，生产效率高，而且能更充分地利用原料，产出的乙醇要比酵母菌高出8倍多，是更为理想的乙醇制造者。

在相当长的一段时间里，微生物用来生产乙醇的原料主要是甘蔗、甜菜、甜高粱等糖料作物和木薯、马铃薯、玉米等淀粉作物，现在人们找到了一种廉价的原料，这就是纤维素。

纤维素也是碳水化合物，而且在自然界里大量存在，许多绿色植物及其副产品，如树枝树叶、稻草糠壳等，几乎有一半是纤维素，用它们做原料可以说是取之不尽，用之不竭。当然，用纤维素做原料对酵母菌来说，将发生极大的困难，也就是说很难施展它的发酵本领。

不过有办法，人们早就从牛、羊等牲畜能吸收纤维素的研究中发现，微生物中的球菌、杆菌、黏菌和一些真菌、放线菌，会分泌出一种能催化纤维素分解的酶，叫纤维素酶。

用这种纤维素酶先把纤维素分解成单个葡萄糖分子，然后酵母菌就能把葡萄糖发酵变成乙醇。

更令人赞叹不已的是，有一种叫嗜热梭菌的微生物，它们居然能一边“吃”纤维素，一边“拉”出乙醇来，那就更简单了。在日本和韩国等地，利用木霉和酵母菌协同作战，也成功地用纤维素生产出了乙醇。微生物利用纤维素做原料生产乙醇，为乙醇登上新能源的宝座铺平了道路。由于这些原料都来自绿色植物，所以有人把乙醇称为绿色的汽油。

天然纤维素材料的结构性质非常复杂，主要是纤维素的高度结晶性和木质化，阻碍了酶与纤维素的接触，使其难以直接被生物降解。对大多数天然纤维素材料来说，直接进行酶促水解，酶解率一般都非常低(<20%)，因此必须对原料进行适当预处理，以破坏木质纤维素结构，释放出纤维素和半纤维素。

木质纤维素分子内和分子间存在氢键，聚集态结构复杂且结晶度高、反应活性低。其含有的木质素和半纤维素在空间上可阻碍甚至封闭纤维素分子与酶或化学试剂的接触，酶可及度差，更增加了水解的难度。通过预处理脱除木质素和半纤维素，消除空间障碍，降低纤维素的聚合度和结晶度，同时避免或消除不利于酶解和发酵的因素，有利于纤维素的降解和发酵生产乙醇。木质纤维素生物质的预处理方法主要有：

物理处理法

可破坏木质纤维素生物质的物理结构，降低结晶度，包括球磨、剪切、挤压等，其中最有效的是球磨，但因能耗高而很少采用。

稀酸处理法

用稀酸在较低的温度下处理木质纤维素生物质，可降解其半纤维素，生成单糖和可溶性低聚糖，提高原料的酶可及度及纤维素的可消化性。该法效果较好、成本较低，已得到广泛应用。尤其用于将半纤维素中的木聚糖转化为木糖，再经微生物发酵生产乙醇。

碱处理法

用NaOH、Ca(OH)2等碱性试剂处理木质纤维素生物质，脱除木质素，提高纤维素的酶可及度。预处理对酶解糖化效率和乙醇生产成本影响极大。

湿法氧化处理法

指水、氧化剂等在高温、一定压力下氧化降解木质纤维素生物质的过程。碱性条件可防止纤维素破坏，使木质素和半纤维素溶于碱液，与纤维素分离，且形成的糠醛等副产物较少。

蒸汽爆碎处理法

该法是比较有效、低成本和无污染的新技术。向装有木质纤维素生物质的压力罐通入高压蒸汽，使罐温度达到200～240℃左右，维持较短时间(30s～20min)后，突然减压将物料喷出，使物料爆碎。在高温条件下，原料中的半纤维素会迅速分解释放出有机酸，进而发生自水解作用而溶化。细胞间的木质素也能出现熔化，并发生部分降解，变得易被热水、有机溶剂或稀碱抽提。加上突然减压爆碎的机械分离作用，使植物细胞间质或细胞壁变疏松，细胞游离，纤维素的可消化性明显增强。

晚上好，可以。比如最常见的高粱和玉米秸秆就是含有大量植物纤维素的废渣，用它们进行发酵水解都可以生成酒精，一般还伴随着副反应生成甲醇和糠醛（2-呋喃甲醛）等等产物，请酌情参考。纤维素本身就是大分子的葡萄糖低聚物，它在发酵过程中水解可以产生乙醇是理所当然的，但是效率就比直接用粮食淀粉或者石油裂解低一些了。木料残渣的木质纤维素正好相反，主要是产甲醇副产物才是乙醇。

方程式：(C6H10O5)n

+

nH2O

-催化剂->

nC6H12O6

C6H12O6

-酒化酶->

2C2H5OH

+

2CO2↑