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1、秸秆预处理技术简介及发展前景论文内容论文内容 研究目的及意义研究目的及意义 不同预处理方法简介不同预处理方法简介 存在问题存在问题 预处理发展前景预处理发展前景 研究目的研究目的 现有能源无法满足供应现有能源无法满足供应生物质能源是最安全、最稳定的能源生物质能源是最安全、最稳定的能源秸秆预处理是提高秸秆原料利用率，加大产气量，缩秸秆预处理是提高秸秆原料利用率，加大产气量，缩短启动时间的有效手段短启动时间的有效手段秸秆含难降解的木质素和纤维素，难于直接被厌氧微秸秆含难降解的木质素和纤维素，难于直接被厌氧微生物利用生物利用使用厌氧发酵技术处理农业有机废弃物，实践应用并使用厌氧发酵技术处理农业有机废
2、弃物，实践应用并不理想不理想利用新技术把作物秸秆转换成高效、洁净、方便的高利用新技术把作物秸秆转换成高效、洁净、方便的高品位能源品位能源 解决秸秆的出路问题、减少其对环境的不利影响研究研究 意义意义缓解我国常规能源紧张状况、提高农村人民的生活质量对促进社会经济的可持续发展和生态环境的改善都具有重要意义物理方法物理方法物理方法物理方法 改变秸秆的外部形态或内部组织结构，增加秸秆的表面积，改变秸秆的外部形态或内部组织结构，增加秸秆的表面积，提高秸秆内部物质与微生物的接触几率提高秸秆内部物质与微生物的接触几率生物方法生物方法生物方法生物方法利用具有强木质纤维素降解能力的微生物利用具有强木质纤维素降解
3、能力的微生物对秸秆先进行发酵，把木质纤维素预先降对秸秆先进行发酵，把木质纤维素预先降解成简单物质，以缩短厌氧发酵时间、提解成简单物质，以缩短厌氧发酵时间、提高干物质消化率和产气率高干物质消化率和产气率化学方法化学方法化学方法化学方法 使用酸、碱、有机溶剂等，破坏细胞壁中使用酸、碱、有机溶剂等，破坏细胞壁中半纤维素与木质素形成的共价键，破坏纤半纤维素与木质素形成的共价键，破坏纤维素的结晶结构，打破木素与纤维素的连维素的结晶结构，打破木素与纤维素的连接，达到提高秸秆消化率的目的接，达到提高秸秆消化率的目的物理物理 机械加工机械加工切碎、粉碎、磨碎、高温球磨等切碎、粉碎、磨碎、高温球磨等蒸汽爆破蒸汽
4、爆破使木质素和纤维素分离使木质素和纤维素分离膨化机械处理膨化机械处理在在打破木质纤维素之间的缠结，便于微生物打破木质纤维素之间的缠结，便于微生物或酶进入或酶进入辐射处理辐射处理（射线、电子辐射）射线、电子辐射）纤维素物质的聚合度降低，结晶度减小纤维素物质的聚合度降低，结晶度减小化学化学 常见的方法包括酸处理、碱处理、氨处理和氧化还原试剂处理酸处理H2SO4和HCl等浓酸的腐蚀性和对环境产生污染稀酸处理效率较高，在温度高时所需时间较短成本高中和处理碱化处理用稀NaOH溶液对木质纤维素进行处理，可使原料得到润胀，从而增加其内部表面积，降低聚合度和结晶度，同时可将木质素与碳水化合物分离。处理试剂：
5、NaOH、Ca（OH）2、NaHCO3等碱法预处理过程的温度和压力稍低，可在室温条件下进行，但反应时间长，反应器的成本比酸法的低氨处理氨处理 将纤维素在质量分数10%左右的氨溶液中浸泡2448h以脱除原料中大部分木质素。氨处理条件温和，所需设备简单。氧化还原试剂处理氧化还原试剂处理 经过臭氧分解预处理，木质素的质量分数从29%降至8%，可以提高纤维素的降解率，从而提高沼气产量。其高成本限制了实际应用。常用的试剂：液氨、氨水、尿素等常用：氯气，各种次氯酸盐，H2O2和臭氧等生物生物 作物秸秆能否得到有效的利用很大程度上取决于木质纤维素的利用状况，一般的微生物不能降解木质素是因为：（1）木质素结构
6、复杂，因而降解它的反应必然是多 种反应（2）木质素中的碳碳键、醚键不能被生物酶水解，只可能是以另一种特殊方式使之降解（3）木质素不溶于水，降解只能在细胞外发生 食用真菌被认为是木质纤维素降解能力较强的菌属之一，尤其是木生食用真菌。在其生长过程中会分泌胞外酶降解木质纤维素导致基质的组分发生明显变化，此时基质可用于生产生物质能。 白腐真菌白腐真菌具有独特的生物降解机制，是为数很少的能使木质素降解的一类真菌。白腐真菌白腐真菌木质素解聚后，生产许多有高度活性的反应中间体，最终导致木质素结构中的各种键断裂，解聚成小分子的化合物，再经彻底氧化，降解成CO2和H2O。碳、氮限定合成酶分泌到细胞外木质素过氧化
7、物酶锰过氧化物酶有氧过氧化氢铁氧化木质素解聚降解过程 由于木质素与纤维素包裹在一起，白腐真菌对木质素的降解还会有助于纤维素的消化吸收。因此，从理论上讲，利用白腐菌生物预先降解木质纤维素含量较高的秸秆，以提高随后的厌氧消化产气率同样是可行的。 国外有人用白腐菌对木质纤维素及其产气实验做了一些研究。用白腐菌（Pc）和褐腐菌（Po）做实验，结果表明Pc菌丝体4天后表现出巨大的木质素降解性，Po菌丝体在8天后也表现出良好的降解性。 3 3周后周后PcPc菌丝体处理的秸秆木菌丝体处理的秸秆木质素的降解率为质素的降解率为47.5147.51，而，而PoPo菌丝体处理后的秸秆木质素的降菌丝体处理后的秸秆木质
8、素的降解率为解率为19.8719.87。处理后的稻草。处理后的稻草用于厌氧发酵生产生物气，用于厌氧发酵生产生物气，PcPc和和PoPo处理的秸秆生物气的最高产量处理的秸秆生物气的最高产量分别为分别为479.40479.40和和327.92327.92升生物气升生物气/ /千克干物质；甲烷的产量为千克干物质；甲烷的产量为430.95430.95和和295.95295.95L/kgL/kg干物质。干物质。PcPc处理后稻秸的生物气和甲烷的产处理后稻秸的生物气和甲烷的产量分别提高了量分别提高了34.7334.73和和46.1946.19，而而PoPo处理后稻秸的生物气和甲烷处理后稻秸的生物气和甲烷的
9、产量分别提高了的产量分别提高了21.1221.12和和31.9431.94。存在问题存在问题化学方法处理效率高，但其高成本限制了实际应用并且对环境造成污染。物理方法没有将木素及半纤维素从纤维中分离，所以降解速度及发酵速率不高。对于大型集中化沼气发酵工厂，机械处理提高利用率有限，且能耗较大，成本较高。生物方法无污染，条件温和，且成本低，可是其处理周期长，效率低。预处理发展前景预处理发展前景 如果可以将几种处理技术的优点综合在一起，尽量弥补各自的不足，则会大大提高秸秆原料向沼气能源转化的效率，加快秸秆资源化的速度。预处理技术作为实现该目标的重要途径之一，会成为重点发展的技术。其目标是开发出新型的、
10、具有低成本、适用性强、处理效果好、多技术集成的原料预处理技术。物理-化学处理 物理与化学处理相结合，可以有效地缩短处理时间，提高降解率。在物理处理过程中，适当的加入化学试剂，可以降低成本，同时不会对环境造成较大的污染。如对物料进行蒸汽爆破时，添加H2SO4或SO2或CO2作为催化剂，可使半纤维素的水解程度提高到70%，减少酶解抑制物。蒸汽温度越高，在反应器里的作用时间越长，催化剂的浓度越高，木素分解程度就越高。 生物混合菌处理 人为的将具有较高活性的微生物适当的培养在一起，可以提高堆肥效率、缩短发酵周期、提高沼气发酵原料的质量。研究表明，单一的细菌、真菌、放线菌群体，无论其活性多高，在加快堆肥化进程中的作用都比不上复合微生物菌群的共同作用。 物理-化学-生物技术混合处理 在生物处理前，使用机械物理法将秸秆剪切或粉碎，都将加大秸秆内部纤维与微生物的接触几率。研究表明经1%NaOH溶液浸泡过的秸秆，在用微生物菌剂处理时，秸秆降解率提高较显著。利用机械粉碎，再使用氨化气爆，将大大增加纤维内部的表面积，增加底物接触的位点，方便微生物降解作用，同时降低单一处理的成本，提高处理效率，增加了适用范围。
