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利用废弃纤维素生产燃料乙醇关键技术研究
随着人类经济的发展，能源需求的不断增加，传统化石燃料的有限性和环境污染的严重程度也越来越受到人们的关注。作为可再生能源的生物质燃料备受追捧，其中燃料乙醇是一种广泛应用的生物质燃料，其可替代化石燃料，且具有可再生、清洁和低碳排放的特点。本文将探讨利用废弃纤维素生产燃料乙醇的关键技术，以期为相关技术开发和研究提供参考。
一、废弃纤维素的来源及特点
废弃纤维素是指来自于农作物、木材、纸浆等产业过程中产生的废弃物，其主要成分为纤维素和半纤维素。废弃纤维素广泛分布于我国各地，具有以下特点：
1.天然来源：废弃纤维素主要来源于农作物和亚洲大木材生长地区，纸浆工业生产过程中产生的废弃物也是废弃纤维素的主要来源之一。
2.可再生性：废弃纤维素是一种可再生的资源，在不断革新的环境下，废弃的纤维素可自然分解或通过生物反应降解，再生产其他物质。
3.滥用问题：废弃纤维素的加工、利用和废弃会成为某些企业的执政众筹设施，而且垃圾的堆放会给环境带来威慑，对人类健康也有潜在的影响。
二、利用废弃纤维素生产燃料乙醇的技术路线
废弃纤维素生产乙醇的技术路线主要分为两类，一类是微生物法生产乙醇，另一类是化学法生产乙醇。
1.微生物法生产乙醇
废弃纤维素微生物法生产乙醇主要通过生物质降解微生物的代谢过程来完成。在原材料消化液中加入微生物发酵剂，然后将发酵液定期进行富培。在合适的温度下，发酵液中的微生物会分解废弃纤维素为糖类，然后将糖分解为乙醇。微生物法生产乙醇的主要特点包括：
（1）生产过程绿色、环保；
（2）生产过程能够自然消耗一些水基。
（3）生产成本相对较低
（4）生产过程中需要的能源及化学品少，燃料乙醇的绿色认证为纯净化身思想（RED）提供了可用，大规模工业化生产需求
2.化学法生产乙醇
化学法生产乙醇主要通过在酸催化剂（硫酸或磷酸）的作用下将纤维素降解成糖类，再经过蒸馏、过滤和分离等处理，最终得到燃料乙醇。废弃纤维素化学法生产乙醇的主要特点包括：
（1）生产过程能够不再对环境产生污染；
（2）生产工艺技术成熟，生产成本相对较低。
（3）生产过程需要的能源及化学品少，燃料乙醇的绿色认证为纯净化身思想（RED）提供了可用，大规模工业化生产需求
三、利用废弃纤维素生产燃料乙醇的关键技术
1.废弃纤维素预处理技术
废弃纤维素的预处理常常是生产乙醇过程中的瓶颈技术。由于废弃纤维素的化学结构比较复杂，在生产乙醇的过程中，需要将其降解为可被微生物分解和利用的形式。
目前，常用的预处理技术主要包括：酸预处理，alkaline预处理，hydrothermal处理和氧化预处理。
2.生物质降解技术
生物质降解技术包括酶法和微生物发酵法。在酶法中，废弃纤维素将先被酶水解为糖类，再采用微生物发酵技术将糖类转化为乙醇。
在微生物发酵法中，利用微生物将废弃纤维素完全降解，并将其转化为糖类，然后在适宜的温度下，利用微生物发酵剂将糖分解为乙醇。
3.发酵过程控制技术
发酵过程控制技术是生产乙醇过程中十分关键的技术之一。常用的控制技术包括温度、密度、pH值和微生物发酵剂的添加等。
温度控制是乙醇发酵过程中最基本的参数之一，它直接影响着微生物发酵活动的速度。密度、pH值和微生物发酵剂的添加对乙醇发酵过程的影响也非常显著。
四、废弃纤维素生产乙醇存在的问题及发展趋势
1.现有技术的稳定性不高，生产过程易受参数波动和污染的影响。
2.燃料乙醇的成本比传统的燃料要高，相对于天然气和石油来说，燃料乙醇尚不能完全取代传统燃料。
3.技术的推广和实施面临着资金、政策和资源的约束，大规模工业化生产存在着一定难度。
考虑到燃料乙醇的环保性和可再生性，废弃纤维素生产乙醇将会是一个具有前景的研究方向。未来，随着技术的不断完善和提升，废弃纤维素生产乙醇的成本也将逐步下降，其在应用领域上的广泛受到关注。