[发明专利]一种利用海带渣制取燃料乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用工业废弃的海带渣制取燃料乙醇的方法，尤其涉及采用超声波预处理的方式可以代替传统的酸、碱预处理海带渣制取燃料乙醇的方法，属于能源领域。

背景技术

随着化石能源渐趋枯竭和环境的不断恶化，研发应用各种新型可再生能源，走可持续发展的道路已得到世界各国的普遍共识。当前，在生物质能源中燃料乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质原料转化为燃料酒精,它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料，是一种可再生能源，具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，因此被认为是最终能够替代化石燃料的理想能源之一。目前，我国制备纤维素燃料乙醇主要侧重于秸秆、木薯、甘蔗渣和木屑等陆源原料，然而这些原料都会占用大量的耕地，随着人口的增加与可利用的土地不断减少，粮食和土地供给将是燃料乙醇发展的瓶颈。我国作为海洋大国，有着广阔的领海，蕴含着丰富的海藻等海洋能源物质，对缓解人类面临的粮食、能源、环境三大危机具有巨大的潜力，开发利用这些海洋能源物质将是我们首要选择。

海带为褐藻的一种，是褐藻胶、甘露醇、碘等褐藻化工产品的主要原料之一。在海带工业利用过程中会产生大量的废弃物。据统计，在海带工业生产中，以干物质计，其利用率仅约30%，有愈50%的成份成为废弃物，这些废弃物中含有丰富的膳食纤维等碳水化合物及营养盐等，是极为丰富的可利用资源。将其直接排放不仅浪费资源，也带来环境的污染，因此对海带渣进行生产燃料乙醇的相关研究意义重大，不仅能减少资源的浪费和避免可能带来的环境污染，而且生产燃料乙醇这一附加产品，能够降低海带相关产业的成本，具有重要的生态环境效益和经济效益。然而废弃的海带渣中含有大量的木质素成分，且与纤维素之间以氢键方式更紧密结合在一起，使得纤维素难以被剥离降解。传统的预处理方式主要采用低浓度的硫酸或氢氧化钠进行处理，以破坏它们之间的结构，从而使二者容易分开。但因为海带渣中木质素成分较多，传统稀酸或稀碱处理均难以达到较理想的效果，并且容易造成设备的腐蚀及环境的污染。本发明采用超声波处理方式，能够有效的使木质素和纤维素分离，基本达到酸碱预处理的效果，而且无污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用海带渣制取燃料乙醇的方法，高值化的利用海带工业废弃物，减少资源的浪费，避免可能带来的环境污染问题。本发明针对海带泥渣的特点，采用超声波预处理技术以非常低廉的成本并且不带来酸碱污染的方式获得燃料乙醇这一能源产品，该技术具有生产周期短，工艺简便有效等特点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种利用海带渣制取燃料乙醇的方法，具体包括以下步骤：

（1）收集工业废弃的海带泥渣，并用清水漂洗海带泥渣以除去其中工业残留的化学物质；

（2）将（1）漂洗后的海带泥渣，进行超声波处理；

（3）将（2）处理后的海带泥渣以1:5～1:20（g/ml）的料液配比加入水；

（4）向（3）加水后的海带渣料液中添加至终浓度(w/v)为0.3%的酵母粉,0.5%的蛋白胨，0.02%的尿素，0.4%的硫酸镁，0.01%磷酸氢二铵，接入质量比8%的高活性酿酒酵母，调pH值为4.5～5.5，以15u/g～25u/g量添加纤维素酶，在34±2℃、110～150rpm发酵24～72h；

（5）将发酵液进行蒸馏得到燃料乙醇。

所述的步骤（1）中的海带泥渣为工业生产褐藻酸钠、褐藻糖胶、甘露醇、碘等海带工业产品后残留的废弃泥渣。

进一步，所述的步骤（4）中的纤维素酶为常温纤维素酶。

进一步，所述的步骤（4）中的纤维素酶为低温纤维素酶，其制备方法为①将实验室保存的从南极土样中筛选出来的南极低温菌株QP7接种活化；该菌株保藏在武汉中国典型培养物保藏中心，保藏号CCTCC NO:M2012257，保藏日期2012年6月28日；②将①活化后的种子液以质量比5%的量接种于麸皮产酶培养基中，在低温摇床上150rpm，12～16℃培养2～5天；③将②培养好的QP7产酶培养基进行高速离心，离心液即作为低温纤维素酶的粗酶液，并测定酶活。

进一步，所述的纤维素酶为常温纤维素酶和上述方法制备的低温纤维素酶的混合物，两者按照酶活量2:1比例添加。

本发明与现有技术相比的有益效果：