㈠ 燃料乙醇
燃料乙醇，又叫生物乙醇，是指通過生物處理過程得到的乙醇。如今乙醇已有95%是生物乙醇，只有5%是由原油、天然氣或煤炭生產的。目前，乙醇生產主要以澱粉類（糧食作物為主，如玉米、木薯等）和糖類（如甘蔗、甜菜等）作為發酵原料，採用微生物法發酵生產乙醇技術已成熟，但是高昂的原料成本使糧食發酵生產乙醇的工業應用受到限制，同時存在與人爭糧或與糧爭地等弊端，因此尋找新的原料勢在必行。
纖維素（cellulose）是地球上最豐富的可再生資源，據測算年總產量高達1500×108t，其中蘊儲著巨大的生物質能。我國每年作物秸稈（如稻草、麥稈等）的產量可達7×108t左右（相當於5×108t標煤）。纖維素是一種多糖物質，每個纖維素大分子是由n個葡萄糖殘基（葡萄糖酐），彼此以1-4甙鍵（氧橋）聯結而形成的。如圖16.1所示。
圖16.1 纖維素結構示意
纖維素在常溫下不發生水解，高溫下水解也很緩慢。只有在催化劑的作用下，纖維素的水解反應才顯著進行，常用的催化劑是無機酸或纖維素酶。纖維素酶在生物乙醇轉化過程中起著非常重要的作用，可將纖維素、半纖維素水解成葡萄糖，為轉化為乙醇提供豐富的底物；自然界中的酵母和少數細菌能夠在厭氧條件下發酵葡萄糖生成乙醇。其中，纖維素酶水解方程式如下（牟曉紅，2009）：
木霉生物學
利用纖維素酶將天然纖維素降解成葡萄糖的過程中，必須依靠纖維素酶的3種組分協同作用完成，即纖維素大分子首先在內切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.4，也稱Cx酶、CMC酶、EG）和外切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.91，也稱Cl酶、纖維二糖水解酶或CBH）的作用下降解成纖維二糖，再進一步在纖維二糖酶（EC3.2.1.21，也稱β-葡萄糖苷酶或CB）作用下生成葡萄糖。
目前，國內外以植物纖維素為原料生產燃料乙醇的各種工藝中，主要有四種糖化發酵工藝，分別是分段糖化與發酵（SHF）、同步糖化發酵（SSF）、同步糖化共發酵（SSCF）和聯合生物加工工藝（CBP）。SSCF工藝可以在同一發酵罐中同時進行纖維素酶水解和C5糖和C6糖的發酵，該工藝不僅有利於緩解葡萄糖對纖維素酶的反饋抑製作用，節省設備投資，還有利於發酵液中乙醇的積累，提高發酵液中最終的乙醇濃度，降低乙醇回收單元中乙醇蒸餾的能耗，大幅度降低生產成本。利用纖維素生產生物乙醇的同步糖化共發酵過程圖如圖16.2（Carlos Sáez，2000）。
許多微生物都會產生纖維素酶，但最適合於水解纖維素的酶來自於木霉。T.reesei是世界上研究和應用最廣泛的纖維素酶工業微生物，它的優點在於它的酶系纖維素酶活性高並且能生產大量的胞外蛋白，它的酶系中60%以上的蛋白是外切酶（CBH），對於結晶性纖維素有很強的降解能力。
圖16.2 纖維素原料生產乙醇示意
1998年，南京林業大學在黑龍江建成了完整的植物纖維生產燃料乙醇中試生產線，該生產線日處理農林植物纖維5t（日產乙醇0.8t）。風干植物纖維經蒸汽爆破預處理，纖維素酶制備所用菌株是T.reesei和酵母菌NL05，纖維素酶的制備在20m3的生物反應器中進行，T.reesei以汽噴料為碳源，在一定的攪拌速度和通風量下合成纖維素酶，完成一個產酶周期後酶液用於剩餘汽噴料的水解。植物纖維的酶水解在2台32m3的反應器中進行，每天取汽噴料的10%用於纖維素酶的制備，產生的纖維素酶酶解剩餘90%的汽噴料。酶解溫度（50±1）℃、酶解初始 pH 值4.80。戊糖己糖同步乙醇發酵菌株是畢赤酵母NL02，酶水解液的乙醇發酵在一台5m3的發酵罐中進行。植物纖維汽噴料在纖維素酶的作用下降解成單糖後，經過壓濾和洗滌得到一定濃度的水解糖液，水解糖液中的戊糖和己糖被酵母在限制性供氧條件下同步發酵成乙醇。
美國能源部與諾維信合作，投資3000萬美元進行纖維素水解酶的開發，研究將玉米秸酶解成糖，再發酵制乙醇；還與DOE合作建設年處理玉米秸200t、生產燃料乙醇6900gal的中試裝置，其生產技術分以下幾步：先將玉米秸粉碎，用1.1%硫酸預處理；然後加木霉纖維素酶糖化36 h，使纖維素90%轉化成葡萄糖；將糖漿冷卻至41℃，連續發酵得到濃度為7.5%的乙醇；經蒸餾分子篩吸附脫水，生成99.5%乙醇，廢渣經乾燥用作燃料。
另外，Stevenson等（2002）報道了利用木霉直接發酵纖維素生產乙醇的方法，這更擴展了木霉發酵生產乙醇的途徑。他們從牛糞中分離到一株木黴菌A10，該菌株在厭氧條件下可以將纖維素或者糖類物質直接轉化為乙醇，在纖維素含量為50g/L的MM培養基中厭氧培養，乙醇產量為0.4mg/L，通過優化培養條件，採取分階段預培養和深層厭氧培養後乙醇產量可達2g/L，以葡萄糖作為碳源乙醇產量最高可達5g/L，但以木糖作為碳源，乙醇產量最低。
㈡ 燃料乙醇的概述
燃料乙醇指 以生物物質為原料通過生物發酵等途徑獲得的可作為燃料用的乙醇。燃料乙醇經變性後與汽油按一定比例混合可制車用乙醇汽油。
燃料乙醇生產技術主要有第一代和第二代兩種。第一代燃料乙醇技術是以糖質和澱粉質作物為原料生產乙醇。其工藝流程一般分為五個階段，即液化、糖化、發酵、蒸餾、脫水。第二代燃料乙醇技術是以木質纖維素質為原料生產乙醇。與第一代技術相比，第二代燃料乙醇技術首先要進行預處理，即脫去木質素，增加原料的疏鬆性以增加各種酶與纖維素的接觸，提高酶效率。待原料分解為可發酵糖類後，再進入發酵、蒸餾和脫水。
我國燃料乙醇的主要原料是陳化糧和木薯、甜高粱,地瓜等澱粉質或糖質非糧作物 ，今後研發的重點主要集中在以木質纖維素為原料的第二代燃料乙醇技術 。國家發改委已核准了廣西的木薯燃料乙醇、內蒙的甜高粱燃料乙醇和山東的木糖渣燃料乙醇等非糧試點等項目，以農林廢棄物等木質纖維素原料製取乙醇燃料技術也己進入年產萬噸級規模的中試階段。 最近幾年，由於石油價格的波動，燃料乙醇的消費增長也在提速。中國燃料乙醇產業起步較晚，但發展迅速，燃料乙醇在中國具有廣闊前景。隨著國內石油需求的進一步提高，以乙醇等替代能源為代表的能源供應多元化戰略已成為中國能源政策的一個方向。中國已成為世界上繼巴西、美國之後第三大生物燃料乙醇生產國和應用國。國家發改委出台《關於促進玉米深加工業健康發展的指導意見》，要求不再建設新的以玉米為主要原料的燃料乙醇項目，並大力鼓勵發展以非糧作物為原料開發燃料乙醇。燃料乙醇走向了非糧乙醇發展的道路，並得到了快速發展。
燃料乙醇擁有清潔、可再生等特點，可以降低汽車尾氣中一氧化碳和碳氫化合物的排放。未來我國燃料乙醇行業的重點是降低生產成本、減少政府補貼，為此，制定生物燃料乙醇生產過程的消耗控制規范，及產品質量技術標准，統一燃料乙醇生產消耗定額標准，包括物耗、水耗、能耗等，是降本增效的有力手段。
㈢ 1噸燃料乙醇的生產成本分析明細
玉米（澱粉含量61.5% 水分18% ）2.8~3.0噸
糖化酶 12萬酶活單位/ml 2800~3500ml
澱粉酶 3萬酶活單位/ml 450~600ml
鹼液 少量
硫酸 少量
另外水電氣消耗 視生產工藝及設備先進性、管理水平而定
人工也是如此
㈣ 玉米水稻陳化糧製作燃料乙醇方面基礎知識
利用陳化水稻生產燃料乙醇既可以有效控制陳化糧食流入糧食加工市場,減少國家對此進行儲存和控制的費用,又可滿足燃料乙醇行業原料需求。燃料乙醇發展現狀,總結了水稻脫殼後和玉米粉混合發酵與水稻直接粉碎後發酵這兩種水稻制備燃料乙醇的主要生產工藝特點,以期為陳化水稻生產燃料乙醇的生產工藝提供一定的方法借鑒。
生物能源的發展與農業緊密相連，因此燃料乙醇原料非糧化是我國生物質能源發展過程中的必然趨勢，也是我國生物質能源發展的必由之路。為了解決糧食生產過剩，緩解能源壓力，我國從20世紀末利用玉米等陳化糧生產燃料乙醇。但是隨著能源價格的上升，各地玉米燃料乙醇項目紛紛上馬，陳化糧被大量消耗，糧食價格上漲，出於糧食安全的考慮，國家鼓勵利用非糧原料生產燃料乙醇。生物質能源的發展形成了對農作物的新的需求，將導致對土地形成新的需求..