[发明专利]一种利用生物质生产生物液体燃料的方法

说明书

本发明提供了一种利用生物质生产生物液体燃料的方法，在制备获得高浓度生物液体燃料的同时，可以获得高附加值的固态肥或液态肥；所述方法使用的步骤至少包括，在生物质原料中加入亚硫酸盐或亚硫酸氢盐，加热升温进行蒸煮，将蒸煮后的物料进行固液分离，得到液相和含纤维素的固相，在所述液相中加入辅料，形成固态肥或液态肥，在含纤维素的固相中加入酶制剂进行水解产糖，在糖液中接入菌种进行发酵，获得生物液体燃料。本发明的方法可以用于生物液体燃料和有机肥料联合生产，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物领域，具体涉及一种利用生物质生产生物液体燃料的方法。

背景技术

人类社会自20世纪进入以石油为主要能源及化学品原料的时代，随着工业技术的发展和人们生活水平的提高，汽车需求量也随之增加。由此带来了两个严重的问题：1、石油为不可再生能源，储量有限，由于大量的开采，消耗过快，已面临供需失衡的状态；2、用石油作为燃料及化学品原料引起了环境的严重破坏，特别是石油燃烧排放的二氧化碳及颗粒物导致了严重的温室效应和空气污染，引发了严重的环境和社会问题。基于上述两点，人们正在努力开发清洁的可再生新能源。燃料乙醇是近年来受到越来越多关注的清洁能源之一。将其添加到汽油中，能够提高汽油的辛烷值，稀释汽油中苯及芳烃等有毒化合物，有助于汽油充分燃烧，显著降低空气污染物排放，是具有巨大发展潜力的可再生能源。

传统的燃料乙醇(即，第一代燃料乙醇)主要以玉米等淀粉基原料生产，主要生产工艺路线为：原料粉碎—液糖化—发酵—蒸馏—乙醇—脱水—变性—燃料乙醇。该工艺中液糖化底物浓度超过25％，甚至高达30％，发酵成熟醪液中的乙醇浓度达到12-15％甚至更高，相应的乙醇蒸馏能耗较低(1.5-3吨-蒸汽/吨乙醇)。由于乙醇浓度高且发酵残渣蒸发凝液回用，使总水耗也较低，仅为1.5-4吨/吨乙醇，整个生产过程具备显著的清洁能源的特点。目前，玉米燃料乙醇在美国得到深入发展和广泛应用，取得了显著的经济和社会效益。然而，玉米乙醇在一定时期及一定地区存在与饲用粮竞争原料的问题，发展受到一定限制。以秸秆等木质纤维素原料生产燃料乙醇(即，第二代燃料乙醇)，能够充分利用农业废弃物，保障国家能源安全、减少环境污染和资源浪费，拉动就业，提高农民收入，近年来受到广泛关注。

CN107446957A公开了一种燃料乙醇及其制备方法，针对秸秆中木质素包裹纤维素，它们中间存在着化学连接键，不利于酶水解及发酵过程，降低纤维素变成乙醇的转化率的问题，但是本发明的制备方法获得的乙醇浓度只有0.05mg/ml，乙醇生产浓度低。CN105060621B公开了一种强化生化处理纤维素燃料乙醇废水的方法，并公开了每生产1吨纤维素燃料乙醇，将产生约25～35t工业废水。纤维素燃料乙醇生产废水中有机物浓度高。CN104986855B公开了一种纤维素燃料乙醇废水处理方法，并具体公开了纤维素燃料乙醇生产过程中所产生的废水中硫酸盐和氨氮浓度高，每生产1吨纤维素燃料乙醇，将产生约25～35t工业废水，纤维素燃料乙醇生产过程中所产生的废水中硫酸盐和氨氮浓度高，大大制约了纤维素燃料乙醇行业的发展。

木质纤维素结构复杂，降解困难，通常需要加入化学试剂进行预处理，相应的会产生大量的非糖降解产物和抑制物，阻碍了后续酶解发酵效率。在现有的预处理方法中，稀酸法(主要是硫酸)是比较常用的工程选择方案。但稀硫酸在高温蒸煮时会严重腐蚀设备，造成安全隐患并增加装置投资与维护费用。尤其是在高温条件下，例如温度大于140℃)，金属腐蚀速率会增加10倍以上，大大降低材料的寿命。而且，在蒸煮过程中，随着物料在螺旋带动下向前推进，秸秆颗粒与金属内壁之间产生摩擦，这会破坏金属内壁的钝化保护膜，加快腐蚀。为了提高设备寿命，也可采用耐腐蚀性较强的合金钢、哈氏合金等金属，但是设备成本将相应的提高5-10倍，使生产成本显著增加，产业难以为继。