從農(nóng)業(yè)或其他木質(zhì)纖維素殘余物生產(chǎn)燃料乙醇,有它的長(zhǎng)處,因?yàn)榭梢栽诋?dāng)?shù)氐玫皆希彝ǔr(jià)格較低。為了用可再生能源的木質(zhì)纖維素殘余物生產(chǎn)乙醇,重要的事情是從它們那里取得盡可能多的可發(fā)酵糖。這意味著從纖維素(它是木質(zhì)纖維素殘余物中主要的糖聚合物)部分取得葡萄糖之外,半纖維素部分含有的糖也必須考慮在內(nèi),因?yàn)樗茉黾诱麄€(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程的經(jīng)濟(jì)可行性。但是,以往關(guān)于木質(zhì)纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的研究,大多把重點(diǎn)放在纖維素的最大可獲得性上,忽視了木糖的最大產(chǎn)出。從纖維素部分產(chǎn)生葡萄糖,或用酸或用酶,都需要?dú)堄辔锝?jīng)過(guò)一個(gè)預(yù)處理步驟。預(yù)處理,從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看,在生物學(xué)轉(zhuǎn)化工藝中是一個(gè)關(guān)鍵步驟,它能去除半纖維素,降低纖維素的結(jié)晶度,并增加物料的多孔性。因此,預(yù)處理必須能夠改善糖的釋出(包括從半纖維素和纖維素兩部分),同時(shí)避免碳?xì)浠衔锝档秃托纬梢恍?huì)抑制后續(xù)的水解和發(fā)酵過(guò)程的產(chǎn)物。取決于不同的運(yùn)行狀態(tài),作為預(yù)處理后果的溶解的半纖維素糖。可能在其后的反應(yīng)段落產(chǎn)生降解產(chǎn)物,如呋喃、羥基甲基呋喃和幾種有機(jī)酸。這些化合物中一部分,連同木質(zhì)素降解產(chǎn)生的化合物,被一些研究者指為微生物生長(zhǎng)的潛在抑制物,它們會(huì)影響在發(fā)酵步驟中乙醇產(chǎn)出。
在各種預(yù)處理方法中,水熱工藝被廣泛應(yīng)用于從軟木、硬木、能源作物和農(nóng)業(yè)殘余物生產(chǎn)乙醇,在這種工藝中只用水做糖溶解的催化劑。。雖然水熱預(yù)處理工藝有無(wú)需外加化學(xué)品的好處,但稀硫酸預(yù)處理工藝也受到注意,因?yàn)樗淮蟀嘿F,而且會(huì)得到高半纖維素回收和高纖維素降解性。因此它在各種不同的基質(zhì)上被試用。
橄欖樹(shù)生物質(zhì),來(lái)自橄欖樹(shù)的剪裁,是一種不值錢的可再生木質(zhì)纖維素殘余物,沒(méi)有別的用途,還需加以處置以防止植物疾病。從橄欖樹(shù)剪裁下的生物質(zhì),包括葉、細(xì)枝和木(比5cm粗的樹(shù)枝)。已有人用蒸汽預(yù)處理從橄欖生物質(zhì)生產(chǎn)乙醇。另有人研究過(guò)經(jīng)受過(guò)常壓下磷酸預(yù)處理的橄欖樹(shù)生物質(zhì)生成的水解物的發(fā)酵。用液態(tài)熱水預(yù)處理橄欖樹(shù)生物質(zhì)也有人做過(guò),而實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,過(guò)濾液中最大糖產(chǎn)出所要求的運(yùn)行條件,是不同于最大纖維素酶水解產(chǎn)出所要求的條件。
報(bào)告發(fā)表在《Bioresource Technology》的一個(gè)研究,企圖改善從橄欖樹(shù)生物質(zhì)中半纖維素和纖維素兩部分產(chǎn)生可發(fā)酵糖的狀況,方法是稀硫酸預(yù)處理和使用商品酶綜合劑的酶糖化。預(yù)處理在0.2%、0.6%、1.0%和1.4%(按重量計(jì))的硫酸濃度下進(jìn)行,而溫度范圍在170-210℃之間。實(shí)驗(yàn)的注意力放在預(yù)處理釋出的液體部分(預(yù)水解產(chǎn)物)和非水溶固體兩方面的糖回收上。原料中的半纖維素糖,在170℃和1%硫酸濃度的工藝條件下,在預(yù)水解產(chǎn)物中可回收到83%的最大值,但在這種條件下經(jīng)預(yù)處理的固體對(duì)酶的可接近性卻不很高。倒過(guò)來(lái),最大酶水解產(chǎn)出(76.5%),在210℃和1.4%硫酸濃度下,可從經(jīng)預(yù)處理的固體得到,其間觀測(cè)到纖維素溶解。而從預(yù)水解產(chǎn)物回收到的糖,同在各種運(yùn)行參數(shù)得到的結(jié)果相比是最少的。考慮到可發(fā)酵糖是由預(yù)處理產(chǎn)生的,而葡萄糖是由酶水解釋出的,總糖產(chǎn)出必須考慮這兩方面。總糖產(chǎn)出最大值(36.3g糖/100g原料)是在180℃和1%硫酸濃度的預(yù)處理?xiàng)l件下獲得的,這數(shù)值相當(dāng)于原料中的糖的75%。