[發(fā)明專利]一種利用木材廢棄物制備生物質(zhì)乙醇的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710519320.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107058406A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐仙峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥慧明瀚生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司
• 主分類號(hào): C12P7/14
• 分類號(hào): C12P7/14;C12P7/10;C12R1/865;C12R1/125;C12R1/885;C12R1/69;C12R1/685
• 代理公司: 合肥道正企智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司34130
• 代理人: 閆艷艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)乙醇生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種利用木材廢棄物制備生物質(zhì)乙醇的方法。

背景技術(shù)

隨著人口的增長(zhǎng)資源的逐漸枯竭，新能源開(kāi)發(fā)研究是人類面臨的最主要挑戰(zhàn)。以纖維素原料生產(chǎn)可再生清潔能源日益受到廣泛關(guān)注，而以農(nóng)作物廢棄物為原料生產(chǎn)燃料乙醇被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)。

木材加工時(shí)剩余的樹(shù)枝、樹(shù)葉和樹(shù)皮，邊角余料和鋸屑，以及公園樹(shù)木和人行道兩邊樹(shù)木的修剪枝椏等都作為廢棄物直接丟棄或燒掉，直接燒掉時(shí)發(fā)熱量低、造成浪費(fèi)資源；也有將一部分木材廢棄物添加化學(xué)膠粘劑進(jìn)行固化后使用，但這種含有化學(xué)膠粘劑的木制品不利于二次再利用，易污染環(huán)境。因此，對(duì)于開(kāi)發(fā)即能充分利用這些廢棄物，又能保證不污染環(huán)境、可多次回收再利用的方法具有重要的意義。

木材廢棄物的邊角余料、樹(shù)枝、樹(shù)葉和樹(shù)皮含有豐富的木質(zhì)纖維，但目前還沒(méi)有關(guān)于利用木材廢棄物的邊角余料、樹(shù)枝、樹(shù)葉和樹(shù)皮等生產(chǎn)乙醇的報(bào)道。

利用木質(zhì)纖維材料制取生物乙醇對(duì)緩解能源危機(jī)與環(huán)境惡化有重要的意義。但在酶水解過(guò)程中，由于部分纖維素酶和半纖維素酶不可逆的以無(wú)效吸附的方式吸附在底物特別是木質(zhì)素表面會(huì)導(dǎo)致酶活性的損失，此外纖維素本身的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和半纖維素結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也是導(dǎo)致水解效率低的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種利用木材廢棄物制備生物質(zhì)乙醇的方法，用木材廢棄物生產(chǎn)乙醇，通過(guò)對(duì)木材廢棄物進(jìn)行預(yù)處理，加入纖維素處理劑等工序制得乙醇，本發(fā)明乙醇轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)生的殘?jiān)可?，是綠色環(huán)保型工藝，實(shí)現(xiàn)資源利用。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種利用木材廢棄物制備生物質(zhì)乙醇的方法，包括如下步驟：

（1）采用質(zhì)量濃度為5-9%的氯化鈉溶液，浸泡木材廢棄物2-3h，浸泡后將木材廢棄物干燥至含水量小于9%，制得干木材廢棄物；

（2）將步驟（1）制得的干木材廢棄物粉碎，過(guò)篩，制得木材廢棄物顆粒；

（3）將步驟（2）制得的木材廢棄物顆粒加入質(zhì)量濃度為5-8%丙酮、質(zhì)量濃度為50-70%丙醇、質(zhì)量濃度為3-6%磷酸鈉鹽混合均勻，加熱至55-65℃，在攪拌轉(zhuǎn)速為100-150r/min下預(yù)處理0.5-0.9h，接著冷卻至室溫后過(guò)濾，制得預(yù)處理的木材廢棄物顆粒；所述丙酮溶液、丙醇溶液、磷酸鈉鹽溶液的體積比為10-16:16-20:1，所述木材廢棄物顆粒體積與丙酮、丙醇和磷酸鈉鹽溶液總體積比為1:16-19g/mL；

（4）向步驟（3）混合液中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-6%的纖維素處理劑在28-33℃的厭氧條件下，放置3-6天；

（5）將步驟（4）制得的纖維素混合液中接入質(zhì)量為混合液質(zhì)量6-9%酵母菌發(fā)酵，控制溫度為23-25℃，經(jīng)脫水制得。

優(yōu)選地，所述干燥溫度為98-105℃。

優(yōu)選地，所述步驟（5）添加精氨酸、綠豆粉、磷酸二氫鉀、硝酸鎂、硫酸鈣。

優(yōu)選地，所述精氨酸、綠豆粉、磷酸二氫鉀、硝酸鎂、硫酸鈣質(zhì)量分別為混合液質(zhì)量的0.18%-0.21%、0.02%-0.05%、0.16%-0.20%、0.08%-0.11%、0.14%-0.16%。

優(yōu)選地，所述步驟（4）纖維素處理劑包括如下重量份數(shù)的原料：枯草芽孢桿菌0.5-1.1份、里氏木霉0.5-1.2份、木素木霉0.5-1.3份、米曲霉0.4-1.4份、黑曲霉0.5-1.1份的混合菌種，以及氯化鉀0.5-1.2份和麥芽糖0.5-1.3份。

優(yōu)選地，所述纖維素處理組合物制備方法為：先將枯草芽孢桿菌、里氏木霉、木素木霉、米曲霉、黑曲霉的混合菌種，以及氯化鉀和麥芽糖分別進(jìn)行活化、擴(kuò)大培養(yǎng)，再按照重量分?jǐn)?shù)配比混合均勻即可。

優(yōu)選地，所述步驟（2）木材廢棄物顆粒粒經(jīng)為10-30目。

優(yōu)選地，所述步驟（2）木材廢棄物顆粒粒經(jīng)為15目。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

（1）本發(fā)明用木材廢棄物生產(chǎn)乙醇，通過(guò)對(duì)木材廢棄物進(jìn)行預(yù)處理，加入纖維素處理劑等工序制得乙醇，本發(fā)明乙醇轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)生的殘?jiān)可?，是綠色環(huán)保型工藝，實(shí)現(xiàn)資源利用；

（2）本發(fā)明制備乙醇成本低，原材料來(lái)源廣；

（3）本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，投入少，適合大規(guī)模的推廣和應(yīng)用；

（4）本發(fā)明乙醇轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)生的殘?jiān)可伲蔷G色環(huán)保型工藝；

（5）本發(fā)明工藝過(guò)程反應(yīng)條件溫和，能源消耗少，有利于相關(guān)技術(shù)的推廣和應(yīng)用；

（6）本發(fā)的方法制得乙醇得率為85.10-87.25%，乙醇純度達(dá)99.71%。