乙酸和亞硫酸鈉協同處理對泡桐組分及結構特性的影響

馬 莉， 賈亮亮， 齊學敏， 楚 杰*， 張軍華， 常德龍， 許雅雅

1. 西北農林科技大學， 陜西 楊凌 712100 2. 國家林業和草原局泡桐研究開發中心， 河南 鄭州 450003

引 言

生物質能被稱為世界上的“第四大能源”[1]。 其中木質生物質能是可再生和可持續發展的[2]。 隨著全球氣候變暖以及不可再生資源的日益消耗， 木質生物質能的有效利用越來越受到工業應用的關注[3]。 近年來世界能源工業不斷發展， 越來越多的木質生物質材料(如能源草， 農作物秸稈， 木材廢料等)被用作生產工業乙醇的綠色生物質材料。

泡桐(Paulownia)是一種生長周期短、 多用途樹種， 可用于制漿、 家具、 手工藝品、 樂器和木炭等領域。 泡桐原產于中國， 年產量極高， 約50 t·a-1， 顯著高于其他能源物種(如楊樹， 柳枝稷， 芒草及柳樹等)的產量約6～17 t·a-1 [4]。 此外， 我國泡桐資源豐富， 種植面積約968萬畝， 約占世界種植面積的27%。 在當前泡桐產業發展中， 主要以桐木單板和桐木家具加工為主[5]， 桐木綜合利用價值較低， 加工生產過程中會產生大量的加工廢棄物。 因此， 有效利用這些廢棄泡桐資源進行生物質能源轉化來制備燃料乙醇是非常有意義的。

有研究報道， 泡桐富含木質纖維素， 其綜纖維素含量約占60%～70%[6]。 與其他木質生物質材料相比， 泡桐所含灰分和可溶性物質較少， 結構較為疏松, 是制備生物乙醇及其他化學品極具潛力的原料。 木質素和半纖維素， 尤其是木質素， 被認為是限制纖維素酶對纖維素可及性的最大物理屏障[7]。 復雜頑抗的木質素結構在很大程度上限制了泡桐的有效利用， 因此需要先對原料進行預處理破壞其結構， 增加纖維素酶與纖維素的特異性吸附， 使纖維素易于水解， 高效轉化為燃料乙醇。……