生物质燃料乙醇概述
生物乙醇资料
生物乙醇
生物乙醇是一种可再生能源，被广泛用于代替传统燃料，具有环保、可持续等
优势。
本文将探讨生物乙醇的生产原理、应用领域及未来发展趋势。
生产原理
生物乙醇是通过发酵法制备的。
主要原料包括玉米、甜菜、小麦、红甜菜等含
糖作物，首先将这些原料破碎、蒸煮后加入酵母菌进行发酵，酵母菌分解原料中的糖分，产生乙醇和二氧化碳，最后通过蒸馏提取出纯净的乙醇。
应用领域
生物乙醇作为一种清洁能源广泛应用于交通运输领域。
混合使用生物乙醇的汽
油能有效降低尾气排放，减少对环境的污染。
此外，生物乙醇还可以用作工业原料，如溶剂、酯类化合物等。
未来发展趋势
随着人们对环境保护的重视以及对石油资源的逐渐枯竭，生物乙醇作为可再生
资源将会更受重视。
未来生物乙醇的生产技术将不断完善，生产成本降低，产量增加，推动其在能源替代领域的广泛应用。
总之，生物乙醇作为可再生能源，在环保、可持续发展等方面具有重要意义，
未来的发展将为人类社会带来更加清洁、可持续的能源解决方案。
燃料乙醇简介演示
燃料乙醇的生产方法
01
02
03
发酵法
将淀粉质或糖质原料通过 酶解转化为葡萄糖，再通 过酵母发酵产生乙醇。
直接液化法
将木质纤维素原料通过高 温高压和催化剂作用直接 液化成乙醇。
气化合成法
将煤或天然气等化石燃料 通过气化转化为合成气， 再经催化剂作用合成乙醇 。
燃料乙醇的发展前景
政策支持
随着环保意识的提高和政 策的推动，燃料乙醇的需 求和市场将进一步扩大。
技术进步
随着技术的进步，燃料乙 醇的生产成本和存储运输 问题有望得到解决。
国际合作
国际合作有助于推动燃料 乙醇的研发和应用，共同 应对气候变化和能源安全 挑战。
04
燃料乙醇的生产与市场
燃料乙醇的生产情况
燃料乙醇作为化学原料
燃料乙醇可以转化为乙烯、乙酸等化 学原料，用于生产塑料剂
燃料乙醇具有较好的杀菌作用，可以用于消毒、杀菌。
燃料乙醇作为食品添加剂
在某些食品中添加一定量的燃料乙醇可以起到保鲜、防腐的作用。
03
燃料乙醇的优势与局限性
燃料乙醇的优势
可再生性
燃料乙醇燃烧后产生的二氧化碳可被生物吸收，实现碳循环，减少温室气体排放。
燃料乙醇的种类
第一代燃料乙醇
以玉米、甘蔗等淀粉质或糖质原 料通过发酵工艺制备，生产过程 中需要消耗大量粮食和水资源。
第二代燃料乙醇
以木质纤维素原料（如秸秆、木材 废弃物等）通过酶解和发酵工艺制 备，生产过程更加环保和可持续。
第三代燃料乙醇
交通燃料需求
随着环保意识的提高和可再生能 源的推广，燃料乙醇作为生物燃 料在交通领域的需求不断增长。
第6章生物质乙醇燃料
根据主要代谢产物的不同，将微生物通过EMP途径发酵分为多 种类型，
EMP途径发酵
酵母的乙醇发酵 同型乳酸发酵 丙酸发酵 丁二醇发酵 混合酸发酵 丁酸发酵 丁酸型发酵 丙酮-丁醇发酵
丁醇-异丙酮发酵
由葡萄糖开始的各种类型发酵
类型 乙醇发酵
甘油发酵 同形乳酸发酵 异型乳酸发酵
混合酸发酵 丁二醇发酵 丙酮-丁醇发酵 丁酸发酵 丙酸发酵
糖液酵母 1
乙醇精馏
2
3
三段串联发酵流程
含糖11~17％的 蔗糖液或糖蜜
M-B(Melle-Boinot)法 乙醇发酵实例
该法在乙醇发酵后，用稀硫酸（pH=3）处理杂菌，并离心回收酵母 菌，达成高浓度酵母发酵。可在15h内得到7%以上的乙醇溶液。
淀粉质原料的低温蒸煮发酵工艺
中国是世界上最大的甘薯生产国，甘薯可经过比较简单的蒸煮 发酵生产酒精。
C6H12O6+ADP+H3PO4
2C2H5OH+ATP+ 2CO2+H2O
乙醇发酵理论产率
相对量
淀粉水解生成葡萄糖
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6
162.14n
18.02n 180.16n
100g
11.11g 111.11g
相对量
葡萄糖乙醇发酵
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
NAD+
H2O
NADH2
COOH
OCOPO3H2
HCOH
ATP ADP HCOH
CH2OPO3H2
CH2OPO3H2
3-磷酸甘油酸 1,3-2磷酸甘油酸
补充知识
呼吸链的递氢体和递电 子体主要分为以下五类 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 黄素蛋白 铁硫蛋白 泛醌
生物乙醇
生物乙醇概述生物乙醇是以富含淀粉，糖分的生物质为原料通过发酵和蒸馏提纯制得的乙醇，属于可再生资源。
生物质原料包括玉米，高粱，小麦，大麦，甘蔗，甜菜，土豆等含糖类和淀粉的农作物。
此外城市垃圾，甘蔗渣，小树干，木片碎屑等纤维质原料也可用来生产生物乙醇。
目前生物乙醇主要来自于谷物粮食发酵，该工艺生产技术已经相当成熟，但生产成本较高，且受到粮食安全等社会因素的制约。
生物乙醇最廉价的智取途径是废弃的农作物秸秆发酵。
生物乙醇可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。
汽油掺乙醇有两个作用：一是乙醇辛烷值高达115，可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能；二是乙醇含氧量高，可以改善燃烧，减少发动机内的碳沉淀和-氧化碳等不完全燃烧污染物排放。
同体积的生物乙醇汽油和汽油相比，燃烧热值低30％左右，但因为只掺入10％，热值减少不显著，而且不需要改造发动机就可以使用。
全球现在使用生物乙醇做成ETBE（乙基叔丁基醚--一种性能优良的高辛烷值汽油调和组分）替代MTBE（甲基叔丁基醚），通常以5~15%的混合量在不需要修改/替换现有汽车引擎的状况下加入；有些时候ETBE也以替代铅的方式加入汽油中，以提高辛烷值而得到较洁净的汽油；也可以完全替代汽油使用为输送燃料。
目前世界上使用乙醇汽油的国家主要是美国、巴西等国。
在美国使用的是E85乙醇汽油，即85%的乙醇和15%的汽油混合作为燃料，而美国是用甘蔗和玉米来生产乙醇的，这种E85汽油的价格与性能与常规汽油相似。
我国化石资源相对缺乏，必须大力发展生物乙醇燃料。
一方面，我国面临能源短缺的压力。
2009年中国的石油对外依存度突破51.2%，到2020年中国石油需求量将高达4.5亿吨，其中2.5亿吨来自进口。
近年国际油价大幅飙升，对中国经济造成了影响，利用可再生资源发展生物乙醇，可以部分替代常规能源，有效缓解能源短缺。
另一方面，发展燃料乙醇是调整我国农业结构，提高农民收入的有效手段。
生物质燃料乙醇
2
燃料乙醇的生产主要途径与工艺
• 燃料乙醇(fuel ethanod是指向汽油或柴油中加入一定 比例的无水乙醇所构成的新型燃料。燃料乙醇的生产与 前述乙醇生产原理及工艺有许多相似之处，与乙醇发酵 工业的主要不同点在于添加了后期的脱水设备和工艺， 最终将得到的无水乙醇在变性过程中，与汽油或柴油按 照一定比例混合而成。 • 现代化的发酵方法生产燃料乙醇，由于原料的不同， 工艺流程也不完全相同，即使用相同的原料，不同企业 使甩的设备及自动化程度也不同。本节将按照发酵乙醇 生产的生物质类型分别进行讨论，并重点讨论淀粉质原 料乙醇发酵途径和工艺。淀粉质原料发酵法生产乙醇的 主要工艺流程如图10-5所示。
1.3
乙醇发酵生产的主要原料
• 按照所用原料的不同，可将发酵法生产乙醇分为以下 几种：淀粉原料生产乙醇，糖质原料生产乙醇，纤维素 原料生产乙醇，工厂废液生产乙醇等。相比较而言，用 糖质原料生产乙醇要比使用淀粉质原料和纤维素原料简 单而直接，因为用淀粉和纤维素制取乙醇需要经过水解 糖化：而纤维素水解比淀粉难度大。
2.1
谷物发酵途径与工艺
植物纤维质原料发酵生产乙醇工艺
2.2
•
据估计，通过光合作用每年合成的纤维素达到1011 ~1012t，可谓当今人类所拥有的最丰富的可再生能源 物质。能够用以制取乙醇的纤维素原料主要包括：作 物秸秆、森林采伐和木材加工剩余物、龙须草等。其 中作物秸秆是最多、最廉价的乙醇生产原料。由植物 纤维质原料生产乙醇的工艺虽然开发较晚，但因其在 世界范围内拥有巨大的资源优势，近年来规模化生产 技术研究已较为完善，下面予以简单说明。 采用作物 秸秆，即纤维素质原料降解产物转化为乙醇的过程主 要分为3步：将纤维质原料经预处理转化为可发酵的原 料；纤维质降解产物发酵为乙醇；分离提取乙醇及其 副产品。
生物乙醇燃料..
预处理
预处理的主要目的是降低纤维素的 分子物质，打开其密集的晶状结构， 以利于进一步的分解和转化。预处 理过程中，半纤维素通常直接被水 解成了各种单糖（如木糖，阿拉伯 糖等），剩下的不溶物质主要是纤 维素和木质素。
预处理原因
纤维素分子是由葡萄糖苷通过β-1，4糖苷键联接起来的 链状高分子。纤维素的结晶区域是由纤维素分子整齐规 则地折叠排列而成的。在结晶区域里，葡萄糖分子的羟 基与分子内部或与分子外部的氢离子相结合，没有游离 的羟基存在，所以纤维素分子具有牢固的结晶构造，酶 分子及水分子难以侵入内部。因此，纤维素的结晶部分 比无定形部分难降解。 由于木质素、半纤维素对水解的保护作用, 以及纤维素本 身的结晶结构使得天然的木质纤维素直接进行酶水解的 程度很低, 一般只有 10 %-20 %。为了提高纤维素的水解 率, 必须对木质纤维素原料进行预处理, 脱去木质素和半 纤维素, 从而提高水解效率。
纤维素乙醇产业化亟待解决的关键技术
目前，许多国家虽然建造了纤维质原料的燃料乙醇示范 性工厂，但其生产成本相对于汽油和粮食乙醇来说仍无 法竞争，其产业化人存在很大的问题。总结起来，利用 生物技术转化生物质植物纤维资源主要面临4个技术难点。 1． 生物质原料分布分散 2． 生物质原料需进行复杂的预处理 3．降低纤维素酶的生产成本，提高酶解效率
生物乙醇的分类
第一代生物乙醇：利用粮食，比如，在美国是用玉米，在巴西用甘 蔗等等生产乙醇等生物能源。
纤维素乙醇
第二代生物乙醇：利用非粮食生物质生产乙醇。（cellulosic ethanol） [ 来源：秸秆，稻壳，树木枝叶，甘蔗渣] 第三代生物乙醇：利用藻类（如海藻或者淡水藻类)，通过对藻类进 行养殖，等长成之后进行收获，收获之后要晒干，然后通过酵母菌 发酵生产乙醇。 第四代生物乙醇：第四代生物能源技术目前是一个创新，它是通过 对藻类进行改造而生产乙醇。例如，对蓝藻进行改造，使其通过光 合作用吸收二氧化碳，直接生产乙醇以及副产品和氧气。
生物乙醇技术概论
生物乙醇技术概论余迪5090309377摘要：生物乙醇是以生物质为原料生产的可再生能源。
它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。
汽油掺乙醇有两个作用：一是乙醇辛烷值高达115，可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能；二是乙醇含氧量高，可以改善燃烧，减少发动机内的碳沉淀和-氧化碳等不完全燃烧污染物排放。
同体积的生物乙醇汽油和汽油相比，燃烧热值低30％左右，但因为只掺入10％，热值减少不显著，而且不需要改造发动机就可以使用。
本篇文章主要是对国内外各类燃料乙醇加工制取工艺进行大致介绍，并分析当今世界生物燃料乙醇生产的发展趋势。
关键词：生物质，燃料乙醇，发酵，工艺，能源。
1.生物乙醇简介生物乙醇是以富含淀粉，糖分的生物质为原料通过发酵和蒸馏提纯制得的乙醇，属于可再生资源。
生物质原料包括玉米，高粱，小麦，大麦，甘蔗，甜菜，土豆等含糖类和淀粉的农作物。
此外城市垃圾，甘蔗渣，小树干，木片碎屑等纤维质原料也可用来生产生物乙醇。
目前生物乙醇主要来自于谷物粮食发酵，该工艺生产技术已经相当成熟，但生产成本较高，且受到粮食安全等社会因素的制约。
生物乙醇最廉价的智取途径是废弃的农作物秸秆发酵。
生物乙醇可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。
汽油掺乙醇有两个作用：一是乙醇辛烷值高达115，可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能；二是乙醇含氧量高，可以改善燃烧，减少发动机内的碳沉淀和-氧化碳等不完全燃烧污染物排放。
同体积的生物乙醇汽油和汽油相比，燃烧热值低30％左右，但因为只掺入10％，热值减少不显著，而且不需要改造发动机就可以使用。
2. 燃料乙醇燃料乙醇是一种绿色可再生资源，随着科学技术的发展，粮食和各种植物纤维都可以加工生产出燃料乙醇，燃料乙醇的原料来源相当丰富，而且可以循环再生。
燃料乙醇的出现不仅仅减少了对石油资源的依赖，燃料乙醇还可以很大程度的改善汽车尾气污染和提升发动机燃烧效率。
由于乙醇是燃油氧化处理的增氧剂，可以使汽油增加内氧燃烧充分，达到节能和环保目的。
生物质燃料在生物质乙醇中的应用
生物质燃料在生物质乙醇中的应用生物质乙醇——一种新型的燃料，它的制作原料主要来自于农业废弃物、未经加工的植物、农作物等可再生资源，被广泛应用于汽车、发电、工业生产等领域。
生物质乙醇的生产主要依靠生物质燃料，这是一种可再生、清洁的能源，同时也是一种环保的燃料。
生物质燃料的来源广泛，可以使用实木、秸秆、废弃物、城市垃圾等多种废弃物进行制备，具有良好的经济效益和社会价值。
生物质燃料在生物质乙醇中的应用是非常广泛的。
首先，生物质燃料可以被用作生产生物质乙醇的原料。
传统的生产方式需要通过蒸馏等多个步骤进行处理，而这种方式随着技术的发展，越来越被人们所采用。
通过生物质燃料生产生物质乙醇，既可以降低生产成本，又可提高生产效率，也有利于环境保护。
其次，生物质燃料还可以用于为汽车等交通工具提供动力。
生物质乙醇作为一种新型清洁能源被广泛用于汽车和其他交通工具的燃料中，可以有效降低使用者的燃料费用，同时也可以减少尾气排放，发挥更好的环保效益。
除此之外，生物质燃料还可以用于工业生产等领域。
由于其特殊的能源性质，生物质燃料被广泛用于工业生产的蒸馏、加热、灼烧等用途，可作为工业炉、工业加热炉等用途，发挥着重要的作用。
当然，在使用生物质燃料时，也必须要注意一些问题。
首先，生物质燃料的生产和运输过程会产生一些二氧化碳等环境污染物和废气等，这对环境的影响也需要被充分的考虑和控制。
其次，由于生物质燃料的生产成本相对于传统燃料较高，因此在实际的使用时还需要进一步的考虑经济效益和成本问题。
总的来说，生物质燃料在生物质乙醇中的应用是非常广泛和重要的，它为环保和能源产业的发展提供了一种新的思路和途径。
我们希望未来能够有更多的人和机构关注和投入到这个领域中，为环保事业和可持续发展作出更大的贡献。
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— — 能源植物开发与利用(课程报告)
班级：11级应生B班 姓名：和盛 学号：114120271 日期：2014.5.21
人类有史以来利用能源、开发能源，并逐渐认识到大自然所赐予的可利用非再 生能源资源是相当有限的。随社会的发展和科学技术的进步，寻找可替代的生物可再 生能源已成为人们共同努力的目标。相关专家对世界未来能源结构分析结果见图1020。在21世纪，生物质能源将是人类能源利用的主体之一。对发酵生产与管理的全 过程国家已经制定出洁净生产技术行业规范化标准及相关激励措施。这些对于解决能 源补充问题、保护生态环境、拉动农业及相关产业的发展，无疑将起到重要作用
2.1
谷物发酵途径与工艺
植物纤维质原料发酵生产乙醇工艺
2.2
•
据估计，通过光合作用每年合成的纤维素达到1011 ~1012t，可谓当今人类所拥有的最丰富的可再生能源 物质。能够用以制取乙醇的纤维素原料主要包括：作 物秸秆、森林采伐和木材加工剩余物、龙须草等。其 中作物秸秆是最多、最廉价的乙醇生产原料。由植物 纤维质原料生产乙醇的工艺虽然开发较晚，但因其在 世界范围内拥有巨大的资源优势，近年来规模化生产 技术研究已较为完善，下面予以简单说明。 采用作物 秸秆，即纤维素质原料降解产物转化为乙醇的过程主 要分为3步：将纤维质原料经预处理转化为可发酵的原 料；纤维质降解产物发酵为乙醇；分离提取乙醇及其 副产品。
(3)纤维素纤维素原料是地球上最具潜办、最丰富的乙醇生产原料来源。主要有农作 物秸秆、森林采伐和木材加工剩余物、柴草、造纸厂和制糖厂富含纤维素的下脚料、城 市生活垃圾的一部分等。发酵生产中生物质原料不同，乙醇产量不同，产出比与经济效 益也不相同。
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燃料乙醇的生产主要途径与工艺
• 燃料乙醇(fuel ethanod是指向汽油或柴油中加入一定 比例的无水乙醇所构成的新型燃料。燃料乙醇的生产与 前述乙醇生产原理及工艺有许多相似之处，与乙醇发酵 工业的主要不同点在于添加了后期的脱水设备和工艺， 最终将得到的无水乙醇在变性过程中，与汽油或柴油按 照一定比例混合而成。 • 现代化的发酵方法生产燃料乙醇，由于原料的不同， 工艺流程也不完全相同，即使用相同的原料，不同企业 使甩的设备及自动化程度也不同。本节将按照发酵乙醇 生产的生物质类型分别进行讨论，并重点讨论淀粉质原 料乙醇发酵途径和工艺。淀粉质原料发酵法生产乙醇的 主要工艺流程如图10-5所示。
1.2
乙醇发酵的原理
• 乙醇生产方法分为两类，即微生物发酵法和化学 合成法。我国乙醇生产以微生物发酵法为主。这 种方法主要以富含淀粉或纤维素的作物等为原料， 通过粉碎、脱胚制浆、液化、糖化、发酵、蒸馏、 脱水，最终获得乙醇。例如玉米发酵生产乙醇的 基本流程如图10--1所示。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
化学合成法
• 化学合成法生产乙醇，主要是利用石油裂解 产出乙烯气体来合成乙醇。主要有乙烯直接 水合法、硫酸吸附法、乙炔法3种工艺流程， 其中乙烯直接水合法工艺应用较多。该方法 以磷酸作为催化剂，在高温高压条件下，乙 烯和水蒸气直接反应生成乙醇。
以植物纤维素为原料生产燃料乙醇的主要工艺流程如图 10-15所示。整个流程与以淀粉质原料生产乙醇主要生 产工艺(图10—1)基本相似，但也具有明显特点。
1 燃料乙醇的概述 1.1乙醇的理化性质 1.2乙醇发酵的原理 1.3乙醇发酵生产的主要原料 2 燃料乙醇的生产主要途径与 工艺 2.1谷物发酵途径与工艺
生物质燃料乙醇
2.2植物纤维质原料发酵生产乙醇 工艺 3发展燃料乙醇的意义 3.1国内外燃料乙醇基本发展状况 3.2燃料乙醇发展与前景展望 思考题 参考文献
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乙醇能够直接代替汽油、柴油等，既可以用作动力 燃料，也可完全作为民用和工业用燃料，故有燃料 乙醇之称。每千克乙醇燃烧约释放30000kJ的热量， 而且不含硫及灰分，是一种优质的、极具发展潜力 的、可规模化生产的、洁净的新型燃料。
乙醇作为新能源，最大的优势在于其属于可再生能源。目前世 界上利用发酵法生产乙醇的主要原料有谷物、薯类、糖料作物 和植物纤维质原料。谷物中主要原料为玉米等。植物纤维质原 料具有资源优势，更具有开发潜力，被发达国家以及部分发展 中国家用于乙醇的规模化生产。随着石油、煤炭等矿产能源资 源的快速开采和大量消耗，导致不可再生资源快速枯竭，寻找 可再生性能源是人类社会可持续发展的紧迫任务。因此，无论 从可持续发展战略角度或国民经济建设方面考虑，大力发展燃 料乙醇生产都具有重要意义．
(1)淀粉质原料淀粉质原料发酵是我国生产乙醇的主要原料，主要有玉米、小麦、 大高粱、大米、木薯、甘薯、马铃薯等。从栽培、分布、经济等方面考虑，以玉 米、甘薯、马铃薯作为乙醇发酵生物质原料。
(2)糖质原料主要原料有甘蔗、甜菜、糖蜜等。糖蜜是制糖工业的副产品，甜菜制糖 加工过程中糖蜜下脚料将占甜菜质量的3．5％～5．oZ，甘蔗糖蜜则是甘蔗加工制糖 工业过程中的副产品，占甘蔗质量的3．0％左右。
1.1
乙醇的理化性质
乙醇是无色透明液体，具有特殊的芳香和刺激气味；吸湿性强，可与水以任意比例 混合；易挥发、易燃烧，乙醇蒸气与空气能形成爆炸性混合气体，爆炸极限为3．5％～ 18％(体积分数)。 乙醇具有还原性，可被氧化为乙酸；在氧气充足的条件下，通过燃烧可被彻底氧化 为C02和H20。乙醇能使细胞蛋白质变性、凝固，尤以75％(体积分数)乙醇作用最为强 烈。 乙醇浓度高于75％，作用效果反而降低。其主要原因是高浓度乙醇会使细胞表面的 蛋白质变性沉积，迅速凝固并形成一层薄膜，进而阻止乙醇向内部渗透。因此，临床上 常用v5％的乙醇碘溶液作消毒剂。乙醇易被人体肠胃吸收，吸收后迅速氧化分解放出热 量。少量乙醇对于大脑有兴奋作用，过量乙醇则具有麻醉作用，长期大量的乙醇对肝脏 和神经系统有毒害作用。
1.3
乙醇发酵生产的主要原料
• 按照所用原料的不同，可将发酵法生产乙醇分为以下 几种：淀粉原料生产乙醇，糖质原料生产乙醇，纤维素 原料生产乙醇，工厂废液生产乙醇等。相比较而言，用 糖质原料生产乙醇要比使用淀粉质原料和纤维素原料简 单而直接，因为用淀粉和纤维素制取乙醇需要经过水解 糖化：而纤维素水解比淀粉难度大。