短輪伐期毛竹林作為生物能源原料的可行性

隨著全球能源需求增加以及化石能源危機(jī)的加劇，開發(fā)清潔可再生的生物能源已成為世界各國的戰(zhàn)略舉措。能源植物是未來最有希望的生物能源之一。竹子以其生長速度快、周期短、經(jīng)濟(jì)價值高和可持續(xù)經(jīng)營等優(yōu)勢成為未來最具潛力的生物能源原料。竹子是優(yōu)良的固碳植物，從竹筍到竹稈成熟通常只需5年。竹子的生長發(fā)育分為2個階段：第一階段是稈高生長期，此期生長速度快，在短短幾個月就能積累大量的生物量；第二個階段為竹稈增加強(qiáng)度、積累干物質(zhì)的階段。竹子的化學(xué)成分影響著其生物能源轉(zhuǎn)化效率。為了提高竹子的生物轉(zhuǎn)化效率，需要對竹子進(jìn)行預(yù)處理。竹材的年齡是影響預(yù)處理過程和生物轉(zhuǎn)化效率的重要因素。為了評估短輪伐期毛竹作為生物能源原料的可行性，韓國全南國立大學(xué)的研究人員對比分析了2種年齡的竹子(2個月的新生竹和3年生竹)在了形態(tài)特征、化學(xué)成分和生物轉(zhuǎn)化方面的差異。

研究顯示，2個月的新生竹在組織結(jié)構(gòu)方面與3年生的老齡竹相似，這表明前者已完成了全竹的高生長。但幼齡竹與老齡竹在竹材的化學(xué)組成上存在顯著差異。老齡竹不同節(jié)之間的葡萄糖含量差異不顯著。2個月生的幼齡竹竹材的木質(zhì)素含量為14.6%～18.3%，而3年生老齡竹的木質(zhì)素含量相對較高，從25.4%到27.1%。S-木質(zhì)素與G-木質(zhì)素比率，老齡竹要高于幼齡竹。竹材酶水解后的總糖產(chǎn)量，幼齡竹約為老齡竹的8倍。竹材經(jīng)過過氧化氫-醋酸預(yù)處理后，2種年齡的竹材分步糖化發(fā)酵(SHF)和同步糖化發(fā)酵(SSF)后的結(jié)果差異不顯著，但2個月生的幼齡竹的乙醇產(chǎn)量要高于老齡竹。

研究結(jié)果表明，2個月的新生竹材具有較高的總糖產(chǎn)量和較低的木質(zhì)素含量。就生產(chǎn)生物質(zhì)材料而言，在竹子高生長結(jié)束后即收獲竹材，能夠獲得較高的生物轉(zhuǎn)化率。該研究結(jié)果發(fā)表在2017年5月份的《Biotechnology for Biofuels》雜志上。

(李玉敏 編譯)