生物质预处理的作用

  • 提高反应活性：生物质的细胞壁结构复杂，含有纤维素、半纤维素和木质素等成分。预处理可以破坏细胞壁结构，使纤维素、半纤维素等更易被酶或微生物接触和作用，从而提高生物质后续转化反应的效率。例如在生物发酵制取乙醇过程中，预处理能让纤维素酶更有效地分解纤维素为葡萄糖。
  • 降低后续处理难度：通过预处理可以去除生物质中的一些杂质，如灰分、金属离子等，减少这些杂质对后续处理设备的磨损和腐蚀，同时也能避免杂质对反应过程的干扰，保证后续处理工艺的稳定运行。
  • 提高能源转化效率：预处理能够改变生物质的物理和化学性质，使其更适合特定的能源转化方式，从而提高能源转化效率，减少能源损失。

生物质预处理的过程

物理预处理

  • 粉碎：将生物质原料通过机械粉碎的方式减小粒径，增加其比表面积，提高后续反应的接触面积。例如将木材粉碎成木屑，将秸秆粉碎成小段。

  • 高压处理：利用高压使生物质的结构发生改变，破坏细胞壁的致密结构。如在高温高压条件下处理生物质，使其内部产生蒸汽压，当压力突然释放时，细胞结构会被破坏。

生物质可用的能源形式

  • 生物质固体燃料：将生物质经过干燥、成型等预处理后，制成颗粒燃料或块状燃料。这些固体燃料具有密度大、热值高、燃烧稳定等优点，可用于家庭取暖、工业锅炉燃烧等。
  • 生物质液体燃料：通过预处理和后续的转化工艺，将生物质转化为生物乙醇、生物柴油等液体燃料。生物乙醇可作为汽油的替代燃料，用于汽车发动机；生物柴油则可以直接用于柴油发动机。
  • 生物质气体燃料：生物质经过厌氧发酵或气化等预处理和转化过程，可产生沼气、生物质燃气等气体燃料。沼气主要成分是甲烷，可用于家庭炊事、照明和发电；生物质燃气可用于工业燃气或发电。