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D3MAX公司纖維素乙醇技術(shù)的中型試驗(yàn)結(jié)果好于預(yù)期

D3MAX公司于2017年4月13日宣布，已完成其D3MAX纖維素乙醇專利技術(shù)的中型試驗(yàn)裝置，裝置位于美國(guó)威斯康辛州Stanley 的ACE乙醇公司內(nèi)。該D3MAX玉米纖維制備乙醇過(guò)程和技術(shù)的測(cè)試正在進(jìn)行中，將于2017年6月完成。

中型試驗(yàn)結(jié)果表明，來(lái)自玉米纖維中木聚糖的木糖的產(chǎn)率通常超過(guò)理論產(chǎn)率的90%，該試驗(yàn)裝置總糖產(chǎn)率好于目標(biāo)產(chǎn)率。

鑒于中型試驗(yàn)結(jié)果迄今是令人滿意的，D3MAX公司計(jì)劃于2017年6月開始設(shè)計(jì)第一個(gè)商業(yè)規(guī)模的D3MAX工廠，并于2017年秋季進(jìn)行建設(shè)。

D3MAX過(guò)程可將濕纖維素餅中的五碳糖和六碳糖轉(zhuǎn)化為纖維素乙醇。淀粉、纖維素、木糖和阿拉伯糖都可轉(zhuǎn)化為纖維素乙醇，與其他纖維素乙醇生產(chǎn)商相比，D3MAX過(guò)程有較高的產(chǎn)率、較低的能源消耗和較低的資本成本。

D3MAX過(guò)程的一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是，濕纖維素餅可在乙醇工廠內(nèi)被“蒸煮”或預(yù)先預(yù)處理。這意味著D3MAX預(yù)處理可以在更低的溫度和壓力、溫和的pH值條件下進(jìn)行。最終的結(jié)果是，預(yù)處理設(shè)備的成本大大降低，操作成本也降低。

D3MAX過(guò)程可將濕纖維素餅中的纖維素和半纖維素轉(zhuǎn)化為單體的糖類，然后發(fā)酵為乙醇。濕纖維素餅中殘余的淀粉也被轉(zhuǎn)化為糖并發(fā)酵為乙醇。將濕纖維素餅中的纖維和殘余淀粉轉(zhuǎn)化成乙醇，可減少DDGS的數(shù)量約20%。蛋白質(zhì)濃度增加到40%左右。這種低纖維、高蛋白質(zhì)含量DDGS適合作為豬和家禽等動(dòng)物的飼料。

微藻殘?jiān)勺鳛樯a(chǎn)藥品和聚酯的另一碳源

微藻在生物質(zhì)生產(chǎn)中已引起廣泛關(guān)注，因?yàn)樵S多菌株在單位時(shí)間和單位面積內(nèi)擁有高的生物質(zhì)生產(chǎn)力。微藻可產(chǎn)生大量的油以及碳水化合物，后者主要是以淀粉的形式存在。它們可在不利的、缺乏營(yíng)養(yǎng)的條件下生存。最近由微藻衍生的油已可用于制取噴氣燃料和生物柴油。

然而，此前被忽視的是在油被抽取后微藻細(xì)胞中剩下的淀粉。東京理工大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，這種淀粉可以被轉(zhuǎn)化為乳酸烷基酯和乙酰丙酸烷基酯，它們是生產(chǎn)藥品、添加劑和聚酯的重要化學(xué)品。

兩分子的乳酸脫水可生成內(nèi)酯丙交酯，隨后聚合成為無(wú)規(guī)或間規(guī)聚交酯，它們?yōu)樯锟山到饩埘ァＡ硪环矫?，乙酰丙酸可用作為藥品和添加劑如增塑劑的前體，以及大量化合物的原料。

研究人員發(fā)現(xiàn)，使用同質(zhì)Sn（OTf）2可使乙酰丙酸烷基酯的產(chǎn)率增加，而使用SnBr4可選擇性地生產(chǎn)乳酸烷基酯。他們的研究結(jié)果表明，微藻不僅可以作為燃料來(lái)源，也可作為大量化學(xué)品的碳源。這使微藻生物質(zhì)有望成為化石燃料新的替代碳源。

東京理工大學(xué)的研究人員研究了各種均相催化劑，以優(yōu)化選擇性生產(chǎn)乙酰丙酸甲酯和乳酸甲酯。此外，他們認(rèn)識(shí)到理解微藻中淀粉生產(chǎn)機(jī)制的重要性，可推動(dòng)微藻生物質(zhì)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。

從生物質(zhì)生產(chǎn)用于制造聚氨酯和聚酯塑料的塑料前體

美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分?；瘜W(xué)和生物工程師組成的團(tuán)隊(duì)于2017年4月10日宣布，開發(fā)了新的化學(xué)途徑，可從生物質(zhì)生產(chǎn)化合物1，5-戊二醇（1，5-PD），它是主要用于制造聚氨酯和聚酯塑料的塑料前體。

由喬治·胡貝爾教授等開發(fā)的高效方法相比此前報(bào)道的方法［四氫糠醇（THFA）直接氫解］成本更低，代表了從生物質(zhì)生產(chǎn)1，5-PD第一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的方式。相關(guān)工作論文已發(fā)表在ChemSusChem期刊上。

經(jīng)過(guò)脫水/水合、開環(huán)互變異構(gòu)化和加氫反應(yīng)，從糠醛合成1，5-PD的過(guò)程產(chǎn)率為84%。盡管這個(gè)過(guò)程比傳統(tǒng)的THFA直接氫解反應(yīng)步驟多，但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，這一過(guò)程是合成生物可再生1，5-PD經(jīng)濟(jì)上的首選路線。

2-羥基四氫吡喃（2-HY-THP）是反應(yīng)路徑的關(guān)鍵中間物，可降低1，5-PD的最低銷售價(jià)格。借助于雙金屬氫解催化劑，2-HY-THP的反應(yīng)性是THFA的80倍。這種增強(qiáng)效果是開環(huán)互變異構(gòu)化生成5-羥基戊醛的結(jié)果，隨后加氫生成1，5-PD。

糠醛首先被加氫成為THFA，然后在氣相脫水生成二氫吡喃（DHP），產(chǎn)率為87%。DHP之后在水相（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% DHP的水溶液）中水合成為2-HY-THP和2-HY-THP二聚體，產(chǎn)率高達(dá)100%，無(wú)需催化劑，在70～130℃條件下進(jìn)行。2-HY-THP是一個(gè)環(huán)狀的半縮醛，在水相經(jīng)開環(huán)互變異構(gòu)化形成5-HY-Val。

在2-HY-THP單體和二聚體存在的情況下，5-HYVal的加氫采用Ru催化劑，可使從DHP到1，5-PD的總產(chǎn)率達(dá)97%。研究人員將該路徑稱為脫水、水合和加氫（DHH）路徑。

植物生物質(zhì)通常按重量含有約40%的氧，而石油含有小于0.1%的氧。該方法使用生物質(zhì)中固有的氧用于生產(chǎn)高價(jià)值的含氧商業(yè)化學(xué)品，它們可用于制造聚氨酯和聚酯等功能性高分子材料。

該項(xiàng)研究的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)，是化工生產(chǎn)的新途徑，有望用于生產(chǎn)更廣范圍的產(chǎn)品。例如，同樣的途徑有望用于生產(chǎn)其他兩個(gè)塑料前體，即1，4-丁二醇和1，6-己二醇，它們現(xiàn)在來(lái)源于石油，兩者每年有超過(guò)60億美元的市場(chǎng)。

（以上文章由錢伯章編譯）