作者:李晨 来源:中国科学报 发布时间:2021/8/26 13:12:18
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纤维发酵新技术变温室气体为原料

 

 乙醇-琥珀酸联产发酵及CO2利用分子机制     中国农科院供图

近日,《生物资源技术》Bioresource Technology)在线发表了中国农业科学院麻类研究所农产品加工微生物遗传改良与应用创新团队最新研究成果。该团队基于生物质原料中己糖和戊糖的充分利用,发明一种琥珀酸与乙醇联合发酵技术,不仅有效减少麻类等纤维原料发酵过程中二氧化碳的排放,还能将燃料醇生产过程中产生的二氧化碳加以利用,开辟了二氧化碳减排利用新途径。

琥珀酸制备技术长期依赖昂贵的石油基原料,且合成过程污染严重,采用生物质原料生产琥珀酸兼具低成本、过程清洁、可持续等优点,应用前景广阔。主流的工业纤维乙醇生产菌株无法有效利用戊糖。且合成乙醇过程中释放大量二氧化碳尾气,造成碳源大量浪费;同时,这种方法产生的富营养发酵废水对环境产生巨大压力,严重制约产业发展。

麻类等木质纤维素生物质经预处理和酶水解后可产生丰富的可发酵糖,是一种理想的可再生微生物发酵基质,但高成本的炼制工艺阻碍了其规模化应用进程,将纤维乙醇与其他高值产品进行联合生产成为提升产业附加值的重要策略。

基于微生物合成琥珀酸和乙醇的特性,科研人员通过耦合优化产物精炼过程,实现了对木质纤维素生物质水解液中可发酵糖的充分利用。此外,将燃料醇生产过程中产生的二氧化碳加以利用,在减少碳损失的同时又生产出了琥珀酸产品,开辟了温室气体二氧化碳利用的新途径。

联产技术利用每100克生物质原料可同时合成8.6克乙醇和8.7克琥珀酸。成本核算显示,其工业附加值比单一纤维乙醇或琥珀酸合成工艺提高了1倍以上。该技术作为一项绿色环保的生产工艺,具有很好的环境和经济效益。

将该技术与麻纤维脱胶技术进行工艺耦合和过程优化,有望实现麻类加工副产品的高值化转化、促进废弃物利用和碳减排,对麻类产业绿色可持续发展具有重要意义。

该研究得到中国农业科学院科技创新工程的资助。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125578

 
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