什么是生物乙醇

原料:淀粉类、纤维素类 都是多糖

生产过程是糖发酵 淀粉类发酵，酿酒过程其实就是这样的。一类是以谷物发芽的方式，利用谷物发芽时产生的酶将原料本身糖化成糖份，再用酵母菌将糖份转变成酒精；另一类是用发霉的谷物，制成酒曲，用酒曲中所含的酶制剂将谷物原料糖化发酵成酒。

上面说的是淀粉发酵制得乙醇，生物乙醇要考虑效率一般采用多种酶淀粉使分解为葡萄糖然后利用酵母菌制乙醇。

实际过程就是

淀粉 在淀粉酶、糖化酶等作用下水解为葡萄糖等单糖，葡萄糖在无氧情况下经过酵母菌无氧呼吸将葡糖糖转化为乙醇，并为酵母菌自生提供能量。

酵母菌发酵过程如下图：

纤维素在纤维素酶等作用下分解为葡萄糖等单糖然后再利用酵母菌发酵产生乙醇

2种原料制生物乙醇的共同之处都要在多种酶作用下，把大分子的多糖分解为葡萄糖，再利用酵母菌发酵制乙醇完全一致。

比较两种生物乙醇来说，纤维素制乙醇更好，纤维素可以说在自然界取之不尽用之不竭，像植物秸秆等等，像以甘蔗为原料的制糖厂的废渣富含糖类和纤维素等等，较之要消耗粮食用淀粉发酵来制乙醇来说更具优势。只是现阶段有些技术问题没有很好解决

玉米湿法仅仅是利用淀粉发酵制乙醇，不就是酿酒过程么，这个老祖宗几千年前就会了

目前，全球现在使用生物乙醇做成ETBE（Ethyl Tertiary Butyl Ether）替代MTBE，通常以5~15%的混合量在不需要修改/替换现有汽车引擎的状况下加入；有些时候ETBE也以替代铅的方式加入汽油中，以提高辛烷值而得到较洁净的汽油；也可以完全替代汽油使用为输送燃料。

目前世界上使用乙醇汽油的国家主要是美国、巴西等国。在美国使用的是E85乙醇汽油，即85%的乙醇和15%的汽油混合作为燃料，而美国是用甘蔗和玉米来生产乙醇的，这种E85汽油的价格与性能与常规汽油相似。早在2003年7月中旬美国威斯康星州、美国乙醇汽车联合会与通用汽车公司就在美国6个州推行E85的使用，将其作为汽油的代用燃料。目前美国仅有大约140家加油站提供E85，其中大多数在中西部。有300万辆车是既可以用汽油也可以用E85，而且通用汽车公司还在大量生产这种使用两类燃料的汽车。现在，美国每年要消耗30亿加仑的乙醇添加到汽油中。如今E85已占乙醇燃料的85%，也正在受到公众的喜爱。然而，这似乎还不够。为了节能和环保，2005年6月28日美国参议院还通过了一项能源法案，要求到2012年，每年石油供应商应当添加80亿加仑的乙醇到汽油中。

燃料乙醇，又叫生物乙醇，是指通过生物处理过程得到的乙醇。如今乙醇已有95%是生物乙醇，只有5%是由原油、天然气或煤炭生产的。目前，乙醇生产主要以淀粉类（粮食作物为主，如玉米、木薯等）和糖类（如甘蔗、甜菜等）作为发酵原料，采用微生物法发酵生产乙醇技术已成熟，但是高昂的原料成本使粮食发酵生产乙醇的工业应用受到限制，同时存在与人争粮或与粮争地等弊端，因此寻找新的原料势在必行。

纤维素（cellulose）是地球上最丰富的可再生资源，据测算年总产量高达1500×108t，其中蕴储着巨大的生物质能。我国每年作物秸秆（如稻草、麦秆等）的产量可达7×108t左右（相当于5×108t标煤）。纤维素是一种多糖物质，每个纤维素大分子是由n个葡萄糖残基（葡萄糖酐），彼此以1-4甙键（氧桥）联结而形成的。如图16.1所示。

图16.1 纤维素结构示意

纤维素在常温下不发生水解，高温下水解也很缓慢。只有在催化剂的作用下，纤维素的水解反应才显著进行，常用的催化剂是无机酸或纤维素酶。纤维素酶在生物乙醇转化过程中起着非常重要的作用，可将纤维素、半纤维素水解成葡萄糖，为转化为乙醇提供丰富的底物；自然界中的酵母和少数细菌能够在厌氧条件下发酵葡萄糖生成乙醇。其中，纤维素酶水解方程式如下（牟晓红，2009）：

木霉生物学

利用纤维素酶将天然纤维素降解成葡萄糖的过程中，必须依靠纤维素酶的3种组分协同作用完成，即纤维素大分子首先在内切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.4，也称Cx酶、CMC酶、EG）和外切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.91，也称Cl酶、纤维二糖水解酶或CBH）的作用下降解成纤维二糖，再进一步在纤维二糖酶（EC3.2.1.21，也称β-葡萄糖苷酶或CB）作用下生成葡萄糖。

目前，国内外以植物纤维素为原料生产燃料乙醇的各种工艺中，主要有四种糖化发酵工艺，分别是分段糖化与发酵（SHF）、同步糖化发酵（SSF）、同步糖化共发酵（SSCF）和联合生物加工工艺（CBP）。SSCF工艺可以在同一发酵罐中同时进行纤维素酶水解和C5糖和C6糖的发酵，该工艺不仅有利于缓解葡萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用，节省设备投资，还有利于发酵液中乙醇的积累，提高发酵液中最终的乙醇浓度，降低乙醇回收单元中乙醇蒸馏的能耗，大幅度降低生产成本。利用纤维素生产生物乙醇的同步糖化共发酵过程图如图16.2（Carlos Sáez，2000）。

许多微生物都会产生纤维素酶，但最适合于水解纤维素的酶来自于木霉。T.reesei是世界上研究和应用最广泛的纤维素酶工业微生物，它的优点在于它的酶系纤维素酶活性高并且能生产大量的胞外蛋白，它的酶系中60%以上的蛋白是外切酶（CBH），对于结晶性纤维素有很强的降解能力。

图16.2 纤维素原料生产乙醇示意

1998年，南京林业大学在黑龙江建成了完整的植物纤维生产燃料乙醇中试生产线，该生产线日处理农林植物纤维5t（日产乙醇0.8t）。风干植物纤维经蒸汽爆破预处理，纤维素酶制备所用菌株是T.reesei和酵母菌NL05，纤维素酶的制备在20m3的生物反应器中进行，T.reesei以汽喷料为碳源，在一定的搅拌速度和通风量下合成纤维素酶，完成一个产酶周期后酶液用于剩余汽喷料的水解。植物纤维的酶水解在2台32m3的反应器中进行，每天取汽喷料的10%用于纤维素酶的制备，产生的纤维素酶酶解剩余90%的汽喷料。酶解温度（50±1）℃、酶解初始 pH 值4.80。戊糖己糖同步乙醇发酵菌株是毕赤酵母NL02，酶水解液的乙醇发酵在一台5m3的发酵罐中进行。植物纤维汽喷料在纤维素酶的作用下降解成单糖后，经过压滤和洗涤得到一定浓度的水解糖液，水解糖液中的戊糖和己糖被酵母在限制性供氧条件下同步发酵成乙醇。

美国能源部与诺维信合作，投资3000万美元进行纤维素水解酶的开发，研究将玉米秸酶解成糖，再发酵制乙醇；还与DOE合作建设年处理玉米秸200t、生产燃料乙醇6900gal的中试装置，其生产技术分以下几步：先将玉米秸粉碎，用1.1%硫酸预处理；然后加木霉纤维素酶糖化36 h，使纤维素90%转化成葡萄糖；将糖浆冷却至41℃，连续发酵得到浓度为7.5%的乙醇；经蒸馏分子筛吸附脱水，生成99.5%乙醇，废渣经干燥用作燃料。

另外，Stevenson等（2002）报道了利用木霉直接发酵纤维素生产乙醇的方法，这更扩展了木霉发酵生产乙醇的途径。他们从牛粪中分离到一株木霉菌A10，该菌株在厌氧条件下可以将纤维素或者糖类物质直接转化为乙醇，在纤维素含量为50g/L的MM培养基中厌氧培养，乙醇产量为0.4mg/L，通过优化培养条件，采取分阶段预培养和深层厌氧培养后乙醇产量可达2g/L，以葡萄糖作为碳源乙醇产量最高可达5g/L，但以木糖作为碳源，乙醇产量最低。

生物乙醇是以生物质为原料生产的可再生能源，它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。普通乙醇可以自己制作，可以利用玉米、高粱等发酵，经水解制成，工艺简单。

酒精——有机化合物，由于含有一个羟基而与碳水化合物有明显差异。甲醇和乙醇是两种最简单的酒精。

替代燃料——甲醇、变性乙醇及其它酒精；含甲醇、燃料乙醇及其它至少含有85％酒精含量的汽油混合物或酒精与其它燃料的混合物；天然气；液化石油气；氢气；煤提取的液化燃料；从生物材料中提取的非酒精燃料（例如生物柴油）；电力。

无水——指的是不含任何水分的化合物。作为燃料而生产的乙醇，由于水分基本被除尽，一般被称作无水乙醇。

B100——100％（纯）生物柴油。

B20——生物柴油与石油柴油的混合物，其中20％为生物柴油。

生化转化——利用酶和催化剂实现生物材料化学转化，以生产能源产品。例如，利用微生物消化有机废物或废水生产乙醇的过程便是一种生化转化过程。

生物柴油——一种可生物降解的运输燃料，适用于柴油发电机，通过有机提取的油和脂肪之间发生酯交换反应而产生。生物柴油现在是柴油燃料的组成部分。将来也许能够取代柴油。

生物量——可用于生产能量的可再生有机物质，例如农作物、作物废物残留、木材、动物和城市废物、水生植物、菌类生长等。

英制热单位（Btu）——衡量热能的标准单位。1Btu等于在海平面上把一磅水升高一华氏度所需的热量。

二氧化碳（CO2）——一种燃烧产物，近年来已经成为环境关注的焦点。二氧化碳并不会直接危害人类健康，但却是一种温室气体，阻碍地球热量散发，导致全球变暖。

一氧化碳（CO）——一种无色无味的气体，氧气供应不足、燃料不完全燃烧时产生，例如摩托车引擎排放的气体。

碳固化——植物的叶和根从大气中吸收二氧化碳并将其储存；碳转变成土壤中的有机物。

纤维素乙醇——用树木、杂草和作物肥料制造的乙醇被称为纤维素乙醇。

单一燃料车辆——只用一种燃料的车辆。总的说来，由于单一燃料车辆只用一种燃料，设计时可以实现针对该燃料的最优化，因而专用车辆的排放和表现都更加突出。

工业酒精——含有少量有毒物质的乙醇，例如甲醇或汽油，其有毒物质通常不易通过化学或物理方法除去。工业用途的酒精都必需经过变性处理，不然，则需缴纳联邦酒精饮料税。

E10——酒精混合物，含有10％酒精和90％无铅汽油。

E85——酒精/汽油混合物，含有85％工业酒精和15％汽油。

乙醇——可以通过乙烯化学反应产生，也可以通过发酵农作物和作物树木纤维残留物中碳水化合物所含的糖而产生。在美国，其作为汽油辛烷添加剂和氧化剂使用。当浓度达到10％时，可将辛烷从2.5提高到3.0。乙醇还可以在优化改造的替代燃料汽车中以更高的浓度使用。

给料——任何转变为其它形式燃料和能源产物的材料。例如，玉米淀粉可以作为乙醇生产的给料。

发酵——微生物对糖等有机物的酶转化。通常有气体产生，例如葡萄糖发酵产生乙醇和二氧化碳。

可适用多种燃料汽车——带有普通燃料箱，但该种车辆能使用无铅汽油与乙醇或甲醇各种比例混合的燃料。

基础设施——通常指的是替代燃料车辆的加油和加燃料网络，这对于替代燃料车辆的开发、生产、商业化和运作非常重要。具体包括燃料供应、公共和私有加油加燃料设施、加油站的具体标准、客户服务、教育和培训以及建立规范条规。

其中最好的方法就是利用发酵工艺，适当地菌类可以节省资金，也更容易从自然界获取原料

酒精是俗称,一般指代乙醇水溶液。乙醇是化学名称,一般指代纯净物。

2、两者的纯度不一样

普通酒精：实验室酒精灯用95%左右。

无水酒精：99.5%以上。

无水乙醇：接近100%。

3、两者的用途不同

无水乙醇可以用于：溶剂各种化合物的结晶、洗涤剂、萃取剂，食用酒精可以勾兑白酒。

扩展资料：

乙醇的主要用途

1、工业原料

乙醇的用途很广，可以用于：溶剂；有机合成；各种化合物的结晶；洗涤剂；萃取剂；

食用酒精可以勾兑白酒；用作粘合剂；硝基喷漆；清漆、化妆品、油墨、脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料、还可以做防冻剂、燃料、消毒剂等。

75%的乙醇溶液常用于医疗消毒。

2、消毒用品

体积分数99.5%以上的酒精称为无水酒精。生物学中的用途：叶绿体中的色素能溶在有机溶剂无水乙醇（或丙酮）中，所以用无水乙醇可以提取叶绿体中的色素。

3、汽车燃料

早在19世纪，就出现了现代生物能源乙醇。1902 年，Deutz可燃气发动机工厂特意将1/3的重型机车利用纯乙醇作为燃料，随后的1925 年至1945年间，乙醇被加入到汽油里作为抗爆剂。可以说安全、清洁是乙醇的主要优势。

第一代生物能源正是乙醇（俗称“汽车酒精”）。这类乙醇使用粮食或者甘蔗作为原料，通过淀粉或者蔗糖发酵得到的，而微生物在其中起着至关重要的作用。生物乙醇发酵是目前最大规模的微生物发酵过程。