[发明专利]一种促进木质纤维素酶解的预处理方法

说明书

本发明涉及生物质能源技术领域，特别公开了一种改善木质纤维素酶解的预处理方法。预处理采用对甲苯磺酸/次氯酸盐/亚氯酸盐体系，该预处理体系可在温和条件下有效脱除木素和半纤维素同时实现纤维物料漂白，显著提高木质纤维素的酶解性能，糖化效率高，生物乙醇产量大。另外，对甲苯磺酸易于回收，提取木素反应活性高，可进一步加工转化，预处理体系绿色环保，经济高效，易于实施。

技术领域

本发明涉及生物质能源技术领域，特别涉及一种促进木质纤维素酶解的预处理方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近年来，化石能源日渐枯竭，环境污染问题也日益凸显，寻找可替代的绿色能源具有重大意义。木质纤维素储量巨大，来源丰富，可再生且可降解，是一种理想的可替代资源。以木质纤维素为原料生产生物燃料具有广泛的应用前景。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素构成，三者间通过氢键、化学键等作用相互连接交织，结构复杂，直接影响着其生物转化。因此应首先对木质纤维素进行预处理，促进原料酶解效率，有利于生物乙醇的制备。

廖荣俊等人利用4％H₂SO₄处理木质纤维素原料以促进酶解，最终获得57.99％的酶解效率，但该操作反应温度高、处理时间长同时酶解效率较低，不利于后续乙醇的转化；CN110699387A公开了一种使用生物可降解有机酸催化剂的木质纤维素预处理方法，具体指出利用草酸在喷射低压蒸汽环境下处理木质纤维素，该过程无需对酸催化剂进行中和，减少污染，虽有效提高了酶解和发酵效率，但忽视了原料和水用量大、温度高和对设备要求高等问题。CN111349657A公开了一种提高木质纤维素酶解发酵产乙醇效率的方法，具体指出将经蒸汽爆破预处理后的木质纤维素原料与水混合并添加纤维素酶、环糊精以促进酶解及发酵产乙醇效率，但该预处理工艺条件要求高，且酶解周期长，能耗高；杨雪提到利用对甲苯磺酸和有机溶剂γ-戊内酯对杨木进行预处理，虽能有效促进木质纤维素酶解，但该预处理工艺有机溶剂和酶的用量大且不易获得，成本较高；CN111304262A公开了一种促进生物质高效利用的预处理方法，具体操作为利用对甲苯磺酸结合超声手段对木质纤维素进行预处理，促进了酶解效率并提高了乙醇浓度，但该体系下在较高酸浓度条件下易造成纤维素组分降解，造成碳水化合物的损失。因此，需要开发一种条件温和、效果好、成本及能耗低的促进木质纤维素酶解的预处理方法。

发明内容

本发明提供了一种促进木质纤维素酶解的预处理方法。以对甲苯磺酸/氯酸盐为体系可以在温和条件下实现木质素、半纤维素的有效脱除，保留绝大部分纤维素组分，与此同时提高纤维物料的酶解效率。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种促进木质纤维素酶解的预处理方法，包括：

采用对甲苯磺酸/次氯酸盐/亚氯酸盐体系对木质纤维素进行预处理，反应完成后，固液分离，得到富含纤维素固体和预处理液；

将所述富含纤维素固体洗涤至中性、干燥，得到预处理后的纤维物料；

将所述预处理后的纤维物料进行酶解、发酵，制取生物乙醇；

将所述预处理液进行稀释，使木素沉积析出，得到活性木质素。

本发明经过长期研究和实验摸索发现：与现有的预处理方法相比，选择对甲苯磺酸与氯酸盐，亚氯酸盐相结合的预处理法，可通过优劣互补达到更理想的预处理效果以促进酶解。

本发明的第二个方面，提供了任一上述的方法制备的生物乙醇和活性木质素。

采用本发明的预处理方法获得纤维物料用于制备生物乙醇时，能够有效促进纤维素的酶解，显著提高了葡萄糖转化率和后续的乙醇产量。