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生物丁醇的技术开发进展.doc

生物丁醇的技术开发进展.doc

上传者: Baldwin文松 2017-11-15 评分 5 0 178 24 811 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《生物丁醇的技术开发进展doc》,可适用于贸易领域,主题内容包含生物丁醇的技术开发进展生物丁醇的技术开发进展美国农业研究服务中心(ARS)的研究人员开发了生产纤维素生物丁醇的一体化方法生产生物丁醇使之与乙醇相比使符等。

生物丁醇的技术开发进展生物丁醇的技术开发进展美国农业研究服务中心(ARS)的研究人员开发了生产纤维素生物丁醇的一体化方法生产生物丁醇使之与乙醇相比使其作为汽油的替代品更具竞争性。由NasibQureshi领衔的研究团队于年开始投资从小麦秸杆生产纤维素生物丁醇。其初期基于发酵的工艺涉及采用个连续的步骤为预处理、酶法水解、采用Clostridium细菌的发酵和回收途径。NasibQureshi及其同事然后将个步骤中的三个组合在一起成为一个同时进行的糖化、发酵和回收(SSFR)工艺过程。在生物反应器经预处理小麦秸杆的稀酸中同时采用三种商业化酶组合在一起进行糖化作用并采用CbeijerinckiiP的培养菌进行发酵CbeijerinckiiP细菌可产生丙酮、生物丁醇和乙醇的组合物(ASE)。这里不存在用于稀酸预处理过的原料典型情况所需昂贵的脱酸步骤(加过量石灰)因此可带来大量的成本节约。第步骤的气体气提程序用于去除生产出的丙酮、生物丁醇和乙醇。气体气提也可解决因丁醇集聚在发酵有机物Cbeijerinckii上的毒化效应而引起的产品生成抑制问题。在初期试运行中该方法比传统的基于葡萄糖的发酵可提高生物丁醇生产率倍但是发酵的速度超过水解的速度。研究人员在工艺过程中加入小批量的辅加糖称之为“批量加入饲料”这样就可大大提高生物丁醇的生产量。在为期天的“批量加入”操作期间CbeijerinckiiP的培养菌将近g的糖(葡萄糖、木糖、阿糖、半乳糖和甘露糖)转化成总计为g的丙酮、生物丁醇和乙醇。如果将来进行放大该工艺过程可望从吨小麦秸杆产生总计kg即加仑的丙酮、生物丁醇和乙醇。根据美国国家可再生能源实验室RichardBainat的测算现在从生物化学工艺过程预期的纤维素乙醇产率为每吨生物质约加仑。干磨厂谷物乙醇产率约为每吨谷物约加仑。CbeijerinckiiP菌种可产生特定比例的丙酮、生物丁醇和乙醇组合物(ASE)化学品(比例约为::)但是正在进行中的努力将开发遗传改性的细菌它将只生产生物丁醇。SSFR工艺过程可大大减少丁醇的生产成本并使从木质纤维素原料商业化生产丁醇更具经济性。NasibQureshi及其同事也在研究在该工艺过程中使用其他的纤维素原料。至今的丁醇生产商都使用Clostridiumacetobutylicum细菌以各种含糖原料来生产丙酮、丁醇和乙醇。位于美国科罗拉多州Englewood的Gevo公司与RichardBranson和VinodKhosla公司联合组建了SunMicrosystems公司致力于采用Ecoli细菌解决生产丁醇的成本竞争性问题。美国俄亥俄州大学的工程技术人员于年月日宣布发现了生产生物燃料丁醇的改进工艺可使生物丁醇产率翻番该工艺改进了在细菌发酵罐中生产丁醇的方法。通常藉助细菌仅能生产一定数量的丁醇在发酵罐中每升水可生产克这种化学品因罐内环境对细菌继续发酵而言已呈毒性而受到抑制。该大学工程技术人员开发了一种细菌Clostridium的突变菌株应用于含有聚酯纤维束的生物反应器中。在该环境中突变性细菌可生产高达克丁醇升。这一研究成果已在年月美国化学学会年会上发布。据称采用专利的纤维束床生物反应器最终可节约成本。当今丁醇的回收和提纯步骤占总生产成本约研究人员开发了可在较高浓度下生产丁醇为此可望降低回收和提纯成本使生产更为经济。现在加仑丁醇成本约为美元稍高于现在加仑的汽油价格。研究人员已就突变性细菌和生物丁醇生产技术申请了专利。这项研究得到俄亥俄州开发部的资助。另外由洛杉矶的加利福尼亚大学科学家通过开发替代Ecoli的衍生物Gevo菌种可以仅生产异丁醇。这种细菌可吃食谷物、甘蔗或纤维素植物废弃物。采用该种细菌的工艺过程已在科罗拉多州建设万加仑年较小的中型装置。下一步将与乙醇装置设计商IMC公司在密苏里州StJoseph的IMC公司生物燃料研究中心建设较大规模的装置。Gevo菌种的运作模式可将现有的乙醇装置改造成为丁醇装置据估算投资为~美分加仑。据称研发工作将在今后年内取得成功。丁醇可望改变生物燃料市场。从异丁醇脱水可生产异丁烯异丁烯然后可转化为异辛烷异辛烷可用于汽油、柴油和喷气燃料。据称据此美国中西部现生产乙醇的生物炼油厂可望一下子生产出汽油。Syntec生物燃料公司于年月日宣布了从生物质优化生产生物丁醇和生物丙醇的催化剂和工艺开发的研究计划。这项为期年的研发计划将与该公司现有的催化剂开发工作同步进行。该项目战略投资约为万美元。Syntec生物燃料公司BA(“生物质制取醇类”)热法化学法技术可生产乙醇、甲醇、正丁醇和正丙醇。Syntec公司可使产品产率达到加仑吨生物质该公司目标是达加仑吨生物质。Syntec生物燃料公司(SyntecBiofuelInc)于年月日宣布与美国北达科塔州大学能源和环境研究中心(EERC)将进行合作开发使宽范围生物质和废弃物转化生产生物丁醇。该核心工艺将采用Syntec生物燃料公司高性能催化剂技术并组合采用由能源和环境研究中心(EERC)专利的改质工艺。图示明Syntec公司BA热化学法工艺。北达科塔州大学的能源和环境研究中心(EERC)是生物质气化和液化领域的领先者与Syntec生物燃料公司合作开发热化学工艺过程将利用非食用材料生产生物丁醇。Syntec生物燃料公司BA(‘biomasstoalcohol’(生物质制醇))热化学技术起初由不列颠哥伦比亚大学开发可将废弃生物质如软硬木质、有机废弃物、农业废弃物或换季牧草气化生成合成气合成气再经洗涤后进入含有Syntec催化剂的固定床反应器生成乙醇、甲醇、正丁醇和正丙醇。Syntec生物燃料公司是该领域拥有最高产率的催化剂产商之一。美国SRI咨询公司年月日发布有关二种新的生物丁醇生产工艺的技术经济评价报告认为按能量基准(美元BTU)计生物丁醇的成本与乙醇相当或稍好一些。评价的第一种工艺过程为伊利诺斯大学开发的丙酮丁醇乙醇(ABE)发酵工艺。第二种工艺过程基于采用耐溶剂的微生物用基于转化干磨谷物专有的回收工艺来生产异丁醇(甲基丙醇)。两种过程均处于验证阶段。由于生物丁醇有较高的能量密度尽管投资成本较高但生物丁醇按能量基准(美元BTU)的相对成本等于或稍优于乙醇美元加仑。另外美国俄勒冈州DieselBrewing公司于年月日宣布采用热化学法工艺从生物质和乳牛场粪便制取纤维素生物丁醇。DieselBrewing公司的工艺将使木质废弃物、农业残余物和乳牛场粪便进行气化生成合成气合成气经清洗后用作催化反应器的进料经净化系统后可得到含有丁醇、乙醇和甲醇的醇类。太平洋BioPower公司与DieselBrewing公司共同进行设计工程和技术服务其生产纤维素生物丁醇的相关技术和工艺已获专利保护。通过改变转化化学也可生产大量所需求的能源产品包括生物柴油和二甲醚用作可再生燃料或含水合成氨用于生产化肥。目前该公司致力于生产生物丁醇。美国俄勒冈州每年产生超过万吨可再生生物质以及万吨乳牛场粪便。截至年月的统计已有超过家公司涉足开发各种类型的第二代生物燃料如生物丁醇包括微藻基原料、从糖类和淀粉生产烃类以及从木质纤维素原料生产各种分子。这些公司中有超过计划生产生物丁醇。英国能源公司BP与科学的解决方案公司杜邦于年月日宣布双方组建金士顿(Kingston)研究团队重点主攻先进生物燃料技术的商业化。金士顿研究团队总经理吕克范登赫默尔(LucVanDenHemel)表示生物丁醇是一种像生物乙醇一样可从所有作物生产的生物燃料并可以较高含量与汽油相调合这意味着我们将可更迅速地推出这类生物燃料。今后将有可能将乙醇炼油厂转换用于生产生物丁醇使这个行业为满足世界的能源需求作出更大贡献。投资为万英镑(万欧元)专门建设的开发和示范设施位于BP公司在英国赫尔(Hull)附近的Saltend生产基地。BP公司在赫尔的生产基地也是Vivergo燃料公司(BP公司、英国糖业公司和杜邦公司的合资企业)所在地。Vivergo燃料公司正在建造一座世界规模级的生物乙醇工厂并将在年开始生产乙醇为满足英国生物燃料的需求将发挥重要作用。自年以来BP公司已宣布投资超过亿美元(亿欧元)用于生物燃料的研究、开发和运营。这包括与其他公司合作开发生产先进生物燃料所要求的技术、原料和工艺。金士顿研究团队正在建设从可再生原料生产生物丁醇的技术放大设施。该技术方案然后将提供给ButamaxT先进生物燃料公司ButamaxT先进生物燃料公司也是BP杜邦的合资公司总部设在美国其已将生物丁醇推向商业化并推向市场。Joint生物能源研究院(JointBioEnergyInstituteJBEI)研究人员于年月宣布使通用的工业酶母酿酒酵母Saccharomycescerevisiae进行工程化应用于正丁醇的生物合成途径可使菌株之一生成的正丁醇提高倍达到mgL。这一成果已发布在《MicrobialCellFactories》杂志上。各种梭菌属物种可通过发酵来生产正丁醇然而梭状芽胞杆菌(Clostridia)并不是很理想因缺乏遗传手段来调节它们的新陈代谢生长慢不能容存高于~的正丁醇并且会产生丁酸盐、丙酮和乙醇作为副产品。最近已有个团队从梭状芽胞杆菌(Clostridia)重建了生产正丁醇的生物合成途径对在大肠杆菌(Escherichiacoli)(~mM)中生产正丁醇进行了测试。研究表明从最好的菌株ESY可从半乳糖作为碳源生成mgL正丁醇。相对比较Clostridia为~gl工程化的Ecoli菌株为~gl。Cobalt科技公司于年月日宣布将在在美国加利福尼亚州MountainView建设生物丁醇中型装置采用专有的菌株生物加工技术优化生物丁醇生产以商业化生产可再生燃料和化学品见表。Cobalt科技公司将采用非食用原料如森林废弃物和造纸厂残余物以及采用该公司技术与汽油相比可使温室气体排放量减少。Cobalt生物丁醇与汽油的调合物已经美国环保局准则认可适应美国加利福尼亚州低碳燃料标准的要求。Cobalt科技公司的生物丁醇(正丁醇)形式具有多种用途它可用作为单一使用的燃料与汽油、柴油和乙醇调合使用转换成喷气燃料或生产塑料也可用于生产涂料。醇类燃料的生产成本主要取决于三个关键的过程参数:•生物质转化效率。Cobalt科技公司开发了高处理量过程使用优化的微生物该过程技术可有效的利用微生物使之提高产率继而提高过程效率。•连续的醇类生产。代替使用常规的批量发酵工艺开发了关键的生产监控技术使发酵过程连续进行使发酵长时间地在峰值生产速率完成。通过组合这一路径与微生物生物学和基因工程经验可大大提高醇燃料生产速率从而降低生产成本。•能量和用水效率。发酵时生物燃料浓度决定了能量密集分离过程的成本。Cobalt科技公司专利的流体分离技术(蒸气压缩蒸馏VCD)从发酵液中去除醇类所需的能量为典型分离技术的。该技术的又一优点是通过循环VCD净化的水返回至工艺过程可大大减少用水量从而可减少总的水需求量。美国已确认BP异丁醇乙醇调合物。美国LeMansSeries(ALMS)学会于年月日宣布将异丁醇作为其第五能源。BP异丁醇乙醇调合物(BPALMSiBE)已被认证可列入LMPLMLMP分类中应用。其他被认证的ALMS燃料包括E、E、GTL柴油和E混合电动动力。BP异丁醇乙醇调合物(BPALMSiBE)特性:•密度:F•MON:•RM:•RON:•RVP:•含氧量:(重)•蒸馏:馏出F馏出F馏出F干点F异丁醇燃料组分对BP公司及其开发伙伴杜邦公司尤感兴趣通过他们的Butamax先进生物燃料合资企业正在开发商业化设施以制造异丁醇。日本出光兴产公司与日本地球创新技术研究院(RITE)于年月日宣布联合组建研究团队开发大批量生产纤维素丁醇的方法。合作伙伴将于年建设试验装置于年实现大规模生产。生物丁醇制造过程将采用稻草、谷物秸秆和其它不可食用的物质为原料转化成糖类并在发酵桶中采用由RITE进行基因工程的细菌将糖类转化成生物丁醇。旨在开发从一吨的植物制取升燃料的工艺过程。合作伙伴的大批量生产将使生物丁醇的价格降低至约~日元升约与乙醇相同使其成为天然气和石化产品的替代方案。RITE也与本田公司合作生产纤维素乙醇并自年起也生产生物丁醇。

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