生物质发电理论基础
通过生物、化学与机械工程等技术手段将生物质转化为目标产物的过程中生物质表现出的性质。知识点3——生物质生化转化特性
以农林生物质为主要原料,综合运用生物学特别是遗传工程、细胞工程、酶工程等以及化学技术与工程等手段,将生物质转化为目标产物的技术称为生物质生化转化技术。
生物质生化转化相对于燃烧、碳化、热解等而言,具有操作条件温和、产品纯度高、清洁、高效等优点。
生物质生化转化还可以通过筛选不同的酶或微生物而将生物质转化为生物质燃料或生物质化学品以及其他多种中间产物,包括氢气、甲烷、乙醇、丙酮、丁醇、1,4-丁二醇、木糖醇以及有机酸类如乳酸等,从而为多种可再生材料、燃料和化学品的转化提供平台物质。
生物质生化转化产品可以涵盖多个碳链结构,而且满足低碳、环保要求,符合可持续发展趋势。
农林生物质醇电联产是生物质发电和生物乙醇等生物质化学品生产的结合,是生物质资源规模化利用的重要方向。
农林生物质利用自然界中的阳光、水、土、空气等,通过光合作用将碳、氢、氧等元素组成一系列的有机物质,主要是纤维素、半纤维素、木质素三种高分子聚合物,此外,还有少量的果胶质、树脂、单宁、色素、生物碱、蛋白质、灰分等物质。生物质原料生化组成
生物质生化转化还可以通过筛选不同的酶或微生物而将生物质转化为生物质燃料或生物质化学品以及其他多种中间产物,包括氢气、甲烷、乙醇、丙酮、丁醇、1,4-丁二醇、木糖醇以及有机酸类如乳酸等,从而为多种可再生材料、燃料和化学品的转化提供平台物质。
不同种类生物质原料因组成成分及含量不同而存在的物理、化学性质差异,复杂化学结构和应对自然环境变化的生物机制以及微生物等对其结构多糖的降解,共同形成了生物质原料生化转化特点。
一种不溶于水的均一聚糖,由β-D-吡喃葡萄糖(β-D-Glcp)单元通过1,4糖苷键连接成无分支的长链,纤维素大分子中的D-葡萄糖基之间按照纤维二糖连接的方式连接,是植物细胞壁的主要成分。纤维素
组成每一个纤维大分子的葡萄糖基数目称为纤维素聚合度,不同原料的纤维素聚合度大小是有差异的,一般在几百至几万之间。纤维素的化学结构式:1,4-β-D呋喃式失水聚葡萄糖。化学结构的实验分子式:(C6H10O5)nn为聚合度。
组成每一个纤维大分子的葡萄糖基数目称为纤维素聚合度,不同原料的纤维素聚合度大小是有差异的,一般在几百至几万之间。纤维素的化学结构式:1,4-β-D呋喃式失水聚葡萄糖。化学结构的实验分子式:(C6H10O5)nn为聚合度。
在自然界中,它的性质和功能是通过纤维素大分子的聚集状态以及微细纤维结构决定的,一部分排列整齐、有规则、分子链取向好,形成了结晶区,一部分排列不整齐、较松弛称为无定形区。
由于结晶区和无定形区的存在和各自所占的比例不同,纤维素大分子聚集方式的不同。纤维素在不同生物质中的含量不同酸解、酶解难易程度不同物理性质和热值不同
农林生物质的细胞壁中除去纤维素及果胶以外全部碳水化合物聚合物(少量的淀粉除外)的统称。半纤维素
半纤维素通常是由两种或两种以上单糖基组成的不均一聚糖,大多带有短侧链。
构成半纤维素线性聚糖主链的单糖主要是:木糖葡萄糖甘露糖
构成半纤维素的短侧链糖基有:木糖葡萄糖半乳糖阿拉伯糖岩藻糖鼠李糖葡萄糖醛酸
木聚糖阿拉伯木聚糖葡萄甘露聚糖木糖葡萄聚糖常见的半纤维素主要有:
各种纤维原料的半纤维素含量、组成结构均不相同,同种原料的半纤维素也会有多种结构。
仅次于纤维素的一种大分子有机物质。木质素木质素作为细胞间固结物质填充在细胞壁的微纤丝之间,也存在于细胞间,把相邻的细胞黏结在一起,起到加固木质化植物组织、增强强度、减少侵害的作用。木质素磺酸钙
一般认为木质素是由苯基丙烷结构单元通过碳-碳键和醚键连接而成的具有三度空间结构的高分子聚合物。
木质素基本结构单元有:愈疮木基丙烷紫丁香基丙烷对羟苯基丙烷木质素磺酸钠
生物质经一定的物理、化学、生物预处理后,由生物或生物催化剂(酶或微生物细胞)将其转化为单糖或可其他被生物转化的糖,再由生物或生物催化剂将其转变为相应产品。生物质生化转化
生物质生化转化:糖类由生物质原料中释放并发酵,转变为目标产品的过程。
转化环节生物质预处理单元生物质水解单元生物质生物转化单元生物质后处理单元
构生物质水解和生物质生物转化两个步骤可分步进行,也可同时进行。分步进行:物料在水解装置中水解,