背景。20230亿吨的报告得出结论,估计可以在美国产生大约600亿加仑的低排放液体燃料,而不会损害市场上食品,饲料,纤维,纤维和森林产品的当前和未来需求。该报告提供了公认的证据,表明在有足够的供求的成熟市场中,可以以合理的价格获得足够的可持续木质纤维素生物质(约15亿吨)。然而,已建立的生物学和化学途径将木质纤维素生物量和废物残留转换为液体燃料需要进一步发展,以降低危险的未来商业规模示范。如果有效地使用了木质纤维素生物量的所有组成部分,则可以进一步改善此类过程的经济学。如果要发酵未来,则需要从这些原料中得出的廉价发酵糖,这些糖以庞大的工业规模可用。
2019 年,爱沙尼亚人口为 132 万,平均每月总工资为 1,419 欧元。就业率为 5.1%。上一年的 GDP 为 260 亿欧元(人均 19,737 欧元),出口总额为 144 亿欧元,进口总额为 162 亿欧元。经济增长速度大约是欧盟平均水平的两倍(2018年,爱沙尼亚实际 GDP 增长率为 3.9%,而欧盟平均水平为 2.0%)。2018 年油页岩和风力发电量与上一年相比有所下降,而木质燃料发电量有所增加。木质颗粒的生产和出口持续增加。爱沙尼亚的有机农田面积是欧盟平均水平的三倍,占土地面积的 20%。爱沙尼亚的空气是世界上最纯净的空气之一,例如塔林在空气最纯净的首都名单中排名第四。由于供暖设备老化和不正确的木质供暖方法2,仍然需要解决空气污染颗粒物(PM2.5)和局部供暖相关排放问题。
木质纤维素生物质是新兴生物经济的主要原料之一,将在替代石油基化学品和材料方面发挥关键作用,并通过提供可再生、碳中性的能源来帮助应对全球变暖。然而,由于其化学和结构复杂性,将木质纤维素转化为商品和高价值产品需要结合物理、生物和化学过程,并更好地了解其在不同规模上的组成和结构,以使这种转化高效且具有经济竞争力。重要的是,木质纤维素转化还可以为市场带来新颖和可持续的化学品,从而带来新的应用和新的行业,以取代化石碳的开采和燃烧。特别是,利用木质素和纤维素和半纤维素中的芳香分子可以生产生物基溶剂、表面活性剂、增塑剂、营养和化妆品的功能性添加剂以及救命药物。除了这些种类繁多的化学品外,从木质纤维素生物质中分离出的纤维素纤维和颗粒也越来越多地用于生产复合材料。总体而言,本研究主题旨在说明互补方法在解决不同形式木质纤维素生物质的解构问题以及将其转化为有价值的生物基可再生产品所需的各种工艺方面的重要性。本研究主题包括 16 篇原创论文:14 篇研究论文、一篇综述和一篇小型综述,专门介绍使用先进的化学、物理和生物化学途径对生物基化学品和材料进行改性、表征和制备。Glasser 的综述专门介绍木质素在材料中的应用,介绍了如何通过化学改性轻松定制这组芳香族生物聚合物以获得特定性能,以及如何通过木质素化学功能化等相容化策略克服未改性木质素在制造先进材料时通常遇到的限制。 Zoghlami 和 Paës 的这篇小型评论介绍了化学和结构因素对木质纤维素生物质不稳定性的影响以及评估这些因素的最先进技术的最新调查,以及预测水解难易程度的最新光谱和水相关测量。除了这两篇评论文章外,还有几篇文章详细介绍了预处理如何促进生物质加工中的后续反应。Sipponen 和 Österberg 评估了氨水在将木质素从热液预处理的小麦秸秆中分离出来之前对木质素的影响。
2新纺织材料和高级加工技术的国家主要实验室,武汉纺织大学,武汉430200,中国 *通信:liaogf@mail2.sysu.edu.edu.cn(G.L.); mjwu@wtu.edu.cn(M.W。)收到:2024年3月26日;接受:2024年4月23日;在线发布:2024年8月30日; https://doi.org/10.59717/j.xinn-energy.2024.100047©2024作者。这是CC BY-NC-ND许可证(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)下的开放访问文章。引用:Liao G.和Wu M.(2024)。将木质纤维素变成氢。创新能源1(4):100047。自然丰富,清洁和可持续的生物质资源具有部分替代有限的化石燃料供应,作为长期,可持续生产的高价值化学品和燃料的原料。同时,直接,温和和生态友好的光催化技术似乎是将木质纤维素转化为氢和其他燃料的新型探究线。从这个角度来看,木质纤维素在H 2中的光构成,包括其基本原理,一些典型的例子和重大的科学讨论。
需要高生产率和鲁棒性提高的代谢工程,以使木质纤维素生物量的可持续生物生产乳酸。乳酸是一种重要的商品化学化学物质,例如作为可生物降解聚合物的聚乳酸生产的单体。在这里,使用有理和模型的优化来设计二倍体的木糖发酵酵母酿酒酵母菌株以产生L-乳酸。通过删除ERF2,GPD1和CYB2的多种乳酸脱氢酶编码基因,将代谢通量转向乳酸。使用木糖作为碳源实现了93 g/l的乳酸,其产率为0.84 g/g。增加了木糖利用并减少乙酸合成,还从菌株中删除了PHO13和ALD6。最后,编码丙酮酸激酶的CDC19过表达,导致消耗的0.75 g乳酸/g糖的产率,当使用的底物是一种合成木质纤维素水解培养基时,含有六糖和乙酸和固定剂等合成木质纤维素水解培养基。值得注意的是,建模还为理解氧气在乳酸产生中的影响提供了潜在客户。从木糖中产生高乳酸,在氧气限制下可以通过氧化磷酸化途径减少的通量来解释。在对比度上,较高的氧气水平对乳酸的产生有益于合成水解培养基的乳酸,这可能是耐受抑制剂所需的ATP浓度较高。这项工作突出了酿酒酵母对木质纤维素生物量产生乳酸的潜力。
放热炎症米卡利亚河中的冷损伤。Amer。 J. Enol。 葡萄。 31:1-6。 Proebsting,E.L.,Jr.1963。 空气温度和芽的作用在确定休眠的“ Elberta”桃果芽的坚固性中。 proc。 Amer。 Soc。 hort。 SCI。 83:259-269。 Proebsting,E.L.,Jr.1970。 秋天和冬季温度与落叶果树的花芽行为和木质硬度的关系。 Hortscience 5:422-424。 proebsting,E.L。和H.H. 工厂。 1972。 比较了“ Bing”樱桃和“ Elberta”桃子的果芽中坚硬的反应。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 97:802-806。 Quamme,H.A。 1978。 在越冬的桃花芽中过冷的机制。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 103:57-61。 Quamme,H.A。 1983。 空气温度与水含量的关系和越冬的桃花芽的过冷。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 108:697-701。 Quamme,H.A。 1985。 通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。 Acta Hort。 168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系Amer。J. Enol。 葡萄。 31:1-6。 Proebsting,E.L.,Jr.1963。 空气温度和芽的作用在确定休眠的“ Elberta”桃果芽的坚固性中。 proc。 Amer。 Soc。 hort。 SCI。 83:259-269。 Proebsting,E.L.,Jr.1970。 秋天和冬季温度与落叶果树的花芽行为和木质硬度的关系。 Hortscience 5:422-424。 proebsting,E.L。和H.H. 工厂。 1972。 比较了“ Bing”樱桃和“ Elberta”桃子的果芽中坚硬的反应。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 97:802-806。 Quamme,H.A。 1978。 在越冬的桃花芽中过冷的机制。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 103:57-61。 Quamme,H.A。 1983。 空气温度与水含量的关系和越冬的桃花芽的过冷。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 108:697-701。 Quamme,H.A。 1985。 通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。 Acta Hort。 168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系J. Enol。葡萄。31:1-6。Proebsting,E.L.,Jr.1963。空气温度和芽的作用在确定休眠的“ Elberta”桃果芽的坚固性中。proc。Amer。 Soc。 hort。 SCI。 83:259-269。 Proebsting,E.L.,Jr.1970。 秋天和冬季温度与落叶果树的花芽行为和木质硬度的关系。 Hortscience 5:422-424。 proebsting,E.L。和H.H. 工厂。 1972。 比较了“ Bing”樱桃和“ Elberta”桃子的果芽中坚硬的反应。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 97:802-806。 Quamme,H.A。 1978。 在越冬的桃花芽中过冷的机制。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 103:57-61。 Quamme,H.A。 1983。 空气温度与水含量的关系和越冬的桃花芽的过冷。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 108:697-701。 Quamme,H.A。 1985。 通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。 Acta Hort。 168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系Amer。Soc。hort。SCI。 83:259-269。 Proebsting,E.L.,Jr.1970。 秋天和冬季温度与落叶果树的花芽行为和木质硬度的关系。 Hortscience 5:422-424。 proebsting,E.L。和H.H. 工厂。 1972。 比较了“ Bing”樱桃和“ Elberta”桃子的果芽中坚硬的反应。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 97:802-806。 Quamme,H.A。 1978。 在越冬的桃花芽中过冷的机制。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 103:57-61。 Quamme,H.A。 1983。 空气温度与水含量的关系和越冬的桃花芽的过冷。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 108:697-701。 Quamme,H.A。 1985。 通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。 Acta Hort。 168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系SCI。83:259-269。 Proebsting,E.L.,Jr.1970。 秋天和冬季温度与落叶果树的花芽行为和木质硬度的关系。 Hortscience 5:422-424。 proebsting,E.L。和H.H. 工厂。 1972。 比较了“ Bing”樱桃和“ Elberta”桃子的果芽中坚硬的反应。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 97:802-806。 Quamme,H.A。 1978。 在越冬的桃花芽中过冷的机制。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 103:57-61。 Quamme,H.A。 1983。 空气温度与水含量的关系和越冬的桃花芽的过冷。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 108:697-701。 Quamme,H.A。 1985。 通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。 Acta Hort。 168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系83:259-269。Proebsting,E.L.,Jr.1970。秋天和冬季温度与落叶果树的花芽行为和木质硬度的关系。Hortscience 5:422-424。proebsting,E.L。和H.H.工厂。1972。比较了“ Bing”樱桃和“ Elberta”桃子的果芽中坚硬的反应。J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 97:802-806。 Quamme,H.A。 1978。 在越冬的桃花芽中过冷的机制。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 103:57-61。 Quamme,H.A。 1983。 空气温度与水含量的关系和越冬的桃花芽的过冷。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 108:697-701。 Quamme,H.A。 1985。 通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。 Acta Hort。 168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系J. Amer。Soc。hort。SCI。 97:802-806。 Quamme,H.A。 1978。 在越冬的桃花芽中过冷的机制。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 103:57-61。 Quamme,H.A。 1983。 空气温度与水含量的关系和越冬的桃花芽的过冷。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 108:697-701。 Quamme,H.A。 1985。 通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。 Acta Hort。 168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系SCI。97:802-806。Quamme,H.A。1978。在越冬的桃花芽中过冷的机制。J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 103:57-61。 Quamme,H.A。 1983。 空气温度与水含量的关系和越冬的桃花芽的过冷。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 108:697-701。 Quamme,H.A。 1985。 通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。 Acta Hort。 168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系J. Amer。Soc。hort。SCI。 103:57-61。 Quamme,H.A。 1983。 空气温度与水含量的关系和越冬的桃花芽的过冷。 J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 108:697-701。 Quamme,H.A。 1985。 通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。 Acta Hort。 168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系SCI。103:57-61。Quamme,H.A。1983。空气温度与水含量的关系和越冬的桃花芽的过冷。J. Amer。 Soc。 hort。 SCI。 108:697-701。 Quamme,H.A。 1985。 通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。 Acta Hort。 168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系J. Amer。Soc。hort。SCI。 108:697-701。 Quamme,H.A。 1985。 通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。 Acta Hort。 168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系SCI。108:697-701。Quamme,H.A。1985。通过深冷的避免木质植物中的冷冻损伤。Acta Hort。168:11-30。 Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J. Weiser。 1972。 关系168:11-30。Quamme,H.A.,C。Stushnoff和C.J.Weiser。1972。关系
即使从 2030 年开始英国发电站全面投入使用 CCS 技术,‘生物能源/BECCS’ 情景对气候的影响也比英国 BECCS 工厂根本不存在时要小。这是因为,为了满足英国 BECCS 的木质颗粒需求而砍伐森林,与没有 BECCS 需求的反事实情况相比,森林从大气中去除碳的能力会降低,这种情况会持续到 2053 年左右。尽管从 2030 年开始,发电站会捕获 90% 的木质颗粒燃烧排放,但更密集的森林管理对森林碳封存能力的影响抵消了这一影响。
(a)乌拉圭木质物种的潜在丰富性(Brazeiro等人2015)。(b)在乌拉圭认可的主要森林的分布(牲畜,农业和渔业部。2011)。