竹子作為能源材料應用
竹子具有可再生性強、生長周期短且富含纖維素、半纖維素，是生產乙醇的重要潛在原料之一。目前有關木質纖維素乙醇的研究主要圍繞原料預處理、酶解、發酵三大關鍵步驟進行，其中原料預處理的能耗和效率問題是該工藝的重要制約因素。本文在綜述國內外木質纖維素乙醇原料預處理的基礎上，著重分析了竹材的化學組成和結構以及各種竹材預處理的優缺點。包括機械粉碎法能耗大，蒸汽爆破法對設備的要求高，化學方法易造成環境污染，生物方法生產周期長、效率低，離子液體優點明顯但需要更深入的研究。提出采用不同預處理工藝聯合使用，以期達到優勢互補的目的。
竹材與木材、秸稈等其它木質纖維素材料的化學成分主要是纖維素、半纖維素和木質素，但其各自的含量不同。竹材中的纖維素和木質素含量均比秸稈中的高。秸稈結構松散，比較容易加工處理。而竹材與木材、秸稈相比，具有密度大、硬度高和強度好等特點，再加上竹材特殊的化學結構，使得竹材比木材、秸稈難于處理。例如秸稈可以采用低壓蒸汽爆破技術，無需添加任何化學藥品，只需控制秸稈的含水率即可分離出80%以上的半纖維素，且使秸稈纖維素的酶解率達到90%以上。而竹材的蒸汽爆破處理的壓力和溫度遠比秸稈的要高。
1、竹材制取生物乙醇的預處理
竹材生產乙醇的基本工藝同其它木質纖維素生產乙醇一樣，分為預處理、水解、發酵和純化等四部分。由于木質素、半纖維素對纖維素的保護作用以及纖維素本身的結晶結構，天然纖維素原料直接進行水解時，其水解程度很低。因此為了提高糖化速度，必須對纖維素進行一定的預處理。預處理的目的是去除阻礙糖化和發酵的竹材內在結構，粉碎木質素對纖維素的保護，破壞纖維素的晶體結構，增大生物酶與纖維素的接觸面積，并取得良好的水解效果。
預處理過程是竹材生產乙醇能否工業化的關鍵步驟，是整個生產過程中最昂貴的步驟之一，對其之前的原料尺寸處理和其之后的酶水解與發酵過程都有很大的影響，如預處理效果好，水解過程中酶用量就少，并且無須使用成本較高的酶。此外，水解過程產生的一些酸、醛等也會影響發酵過程中微生物的活性。因此，選擇適當的預處理工藝是竹材生產乙醇首先要解決的重要問題。一般預處理方法應滿足以下要求：
①有利于提高生物酶水解過程的糖化率；
②避免碳水化合物的降解或損失；
③避免生成對后續酶水解或發酵有害的副產物；
④經濟環保可行。
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