从玉米芯中提取木糖、木糖醇,已被视为高新技术。然而,加工后产生的下脚料木糖渣,在山东大学的研究人员手中却成为了新的产品:木糖渣中60%的成分是经过深度预处理的纤维素,可用于生产葡萄糖,进而生产燃料酒精,而剩余的高热能木素则可用作燃料。
3月下旬,山东大学微生物技术国家重点实验室的“酶解植物纤维工业废渣生产乙醇工艺技术”项目通过了省级技术鉴定。该项目在国际上首次提出了“木糖—酒精联产”工艺,其研究水平被认为在国内处于领先地位。
这一项目是山东大学生命科学院院长兼实验室主任曲音波主持的“生物炼制”研究的一部分。曲音波主持的“木糖—酒精”研究源于对禹城玉米芯加工产业的考察。当地企业主要生产木糖、木糖醇等产品,每年消耗玉米芯超过10万吨。在现有的生产工艺下,7吨原料仅生产1吨产品,其余数吨木糖渣被低价出售给电厂作为燃料。
“生物炼制”不仅实现了废物利用,还为生物质能源的利用提供了新技术。记者了解到,“生物炼制”的概念源自石油炼制。人们从石油中提取出汽油、柴油等燃料及各种衍生产品,并以这些衍生产品为原料制造出衣服、家具、药品等生活必需品。同样,“生物炼制”也需要打破传统观念,不再局限于单一产品的生产。曲音波表示,到2050年,玉米秸秆等生物质原料应能够用于生产燃料、药品、饲料、塑料、精细化学品和大宗化学品。
目前,国际上的纤维素酒精产业化仍面临三大技术瓶颈:一是秸秆等木质纤维素类原料降解产生的木糖难以发酵生成酒精;二是纤维素酶的生产成本仍然较高;三是原料需要进行复杂的预处理。而“木糖—酒精联产”项目成功避开了这些难题,仅需新建纤维酶生产和酒精发酵提取装置,这些都是已有成熟经验的工艺。早在10年前,山东大学的研究团队就已成功实现了纤维素酶的产业化。
据估计,“木糖—酒精联产”工艺的酒精生产成本将低于粮食酒精的生产成本。初步的技术经济分析表明,该项目具有良好的经济和社会效益。
具有战略意义的“生物炼制”研究在欧美等地已受到高度重视。美国国家研究委员会预测,到2020年,50%的有机化学品和材料将来源于植物,化学工业将在生物技术革命中进行重组。按照这一设想,未来人们使用的各种产品,如人造皮革、软管、奶瓶、轮胎和燃料等,都可能由玉米秸秆等生物质原料制造。