秸稈等木質(zhì)纖維素在自然生態(tài)循環(huán)中無(wú)時(shí)無(wú)刻不在發(fā)生轉(zhuǎn)化利用過(guò)程,但在經(jīng)濟(jì)上是一個(gè)無(wú)效的循環(huán)過(guò)程。而從生態(tài)學(xué)、酶學(xué)和化學(xué)酸水解的角度看,在工藝原理上,秸稈等木質(zhì)纖維素也是不難降解成為小分子的,但一旦變成工業(yè)生產(chǎn),就會(huì)出現(xiàn)技術(shù)難以過(guò)關(guān)的問(wèn)題。雖然原料易得且便宜,但至今未能實(shí)現(xiàn)用秸稈等木質(zhì)纖維素高效轉(zhuǎn)化的美好愿望,農(nóng)作物秸稈可以經(jīng)過(guò)秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制成壓制成生物質(zhì)成型燃料,生物質(zhì)成型燃料又被稱為“秸稈煤”,“秸稈煤”是替代煤等化石能源最佳的選擇。由于西方國(guó)家大多實(shí)行耕地輪耕制,秸稈直接還田或直接燃燒,因此對(duì)于秸稈的利用技術(shù)研究較少,主要側(cè)重予木材及其廢棄物的轉(zhuǎn)化研究。我國(guó)針對(duì)秸稈先后開展了沼氣發(fā)酵和秸稈氣化。目前在沼氣發(fā)酵中,秸稈轉(zhuǎn)化率很低,而且嚴(yán)重影響產(chǎn)氣率,技術(shù)不穩(wěn)定,實(shí)際上主要依靠家畜糞便和高濃度有機(jī)廢棄物生產(chǎn)沼氣;而秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)產(chǎn)生的燃?xì)鉄崃康汀⒔褂蛦?wèn)題嚴(yán)重、投資大、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間短、成本高,在國(guó)內(nèi)還主要依靠國(guó)家政策補(bǔ)貼進(jìn)行推廣。另一方面,國(guó)內(nèi)對(duì)于秸稈的發(fā)酵乙醇和熱化學(xué)液化也開展了部分工作。在秸稈發(fā)酵乙醇方面,主要沿用木材處理或淀粉發(fā)酵乙醇技術(shù)路線,側(cè)重于酸水解或液體發(fā)酵纖維素酶“完全”水解纖維素為葡萄糖,進(jìn)而發(fā)酵乙醇的思路。研究結(jié)果表明,昂貴的“完全”酸水解或酶水解難以實(shí)現(xiàn)完全利用秸稈中的木質(zhì)素、半纖維素和高結(jié)晶度纖維素的理想,致使生產(chǎn)成本高,難以適應(yīng)工業(yè)化要求。而秸稈直接熱解得到的液體產(chǎn)物中含有大量的酸類(如乙酸)產(chǎn)品,木材快速熱解則以醇類和酮類產(chǎn)品為主。這表明,秸稈中的高灰分含量以及半纖維素中較高的乙酰基影響了秸稈熱解過(guò)程產(chǎn)生液體產(chǎn)物的成分。
總之,目前秸稈等木質(zhì)纖維索資源高效轉(zhuǎn)化是一個(gè)世界性的科技難題,現(xiàn)有技術(shù)的投資和成本均較高,距大規(guī)模經(jīng)濟(jì)實(shí)用尚有相當(dāng)大的距離,需要進(jìn)一步從基礎(chǔ)研究開始尋找新的突破口。



