本發(fā)明涉及生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化利用，具體涉及一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源需求量逐年增加，化石能源短缺、全球氣候變暖等問題嚴(yán)重制約著人類發(fā)展。為了減少對化石燃料的依賴，有效遏制二氧化碳排放，開發(fā)和利用清潔、可持續(xù)的可再生能源已成為當(dāng)務(wù)之急。生物質(zhì)能因其資源廣泛、儲(chǔ)量豐富、環(huán)保低碳且成本較低，已被視為最具潛力的清潔能源之一。全球每年生產(chǎn)超過1400億噸生物質(zhì)，其中大部分由于缺乏有效利用手段而被直接焚燒，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，合理開發(fā)利用木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)，已成為推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。
2、木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)主要由三種基本組分構(gòu)成：纖維素（35-50%）、半纖維素（20-35%）和木質(zhì)素（15-25%）。最外層的木質(zhì)素將纖維素與半纖維素緊密包裹，形成天然的物理屏障，阻礙酶滲透進(jìn)入木質(zhì)纖維素解聚纖維素及半纖維素形成還原糖；同時(shí)木質(zhì)素還會(huì)與酶進(jìn)行非特異性結(jié)合，進(jìn)一步降低后續(xù)酶解效果。因此，預(yù)處理是實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素增值利用的關(guān)鍵步驟，將直接影響后續(xù)酶解過程中的轉(zhuǎn)化效率。
3、傳統(tǒng)的物理、化學(xué)、熱處理或生物預(yù)處理方法通常涉及高溫高壓、強(qiáng)酸強(qiáng)堿或昂貴的催化劑。典型的物理方法（如球磨法）雖然操作簡單、應(yīng)用廣泛，但往往會(huì)消耗大量能量，且設(shè)備維修成本較高?；瘜W(xué)預(yù)處理大多消耗強(qiáng)酸強(qiáng)堿、離子液體等材料，不僅成本高昂、還存在試劑難以回收，環(huán)境污染嚴(yán)重等缺陷。熱處理方法（例如水熱預(yù)處理）需要高溫高壓，處理過程可能產(chǎn)生發(fā)酵抑制劑，降低后續(xù)的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率。生物預(yù)處理方法是通過酶、細(xì)菌等實(shí)現(xiàn)對生物質(zhì)的溫和處理，然而該方法亦存在處理周期長、成本高和產(chǎn)品產(chǎn)率低下等弊端。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，能夠在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素的預(yù)處理，有效提高還原糖得率。
2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
3、第一方面，提供了一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，包括以下步驟：
4、將木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)與溶劑混合均勻，得到第一混合溶液；向第一混合溶液中加入第一介電材料作為催化劑，使兩者混合均勻，得到反應(yīng)物混合液；將反應(yīng)物混合液加入球磨罐中，球磨罐內(nèi)壁和磨球均采用第二介電材料制備；在常溫常壓下，對反應(yīng)物混合液采用超聲波行星球磨機(jī)進(jìn)行球磨激勵(lì)。
5、進(jìn)一步的，所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)包括小麥秸稈、大麥秸稈、玉米秸稈或甘蔗渣；所述溶劑包括水或檸檬酸鈉緩沖液；所述第一介電材料包括sio2或聚四氟乙烯的一種或者其混合物；所述第二介電材料包括聚四氟乙烯或聚二甲基硅氧烷。
6、進(jìn)一步的，所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)與溶劑的固液比為1~5wt%；所述第一混合溶液與第一介電材料的體積質(zhì)量比為1?ml：1~5?mg，第一介電材料的粒徑為1-30?μm；所述磨球的粒徑為1-10?mm，所述反應(yīng)物混合液與磨球的質(zhì)量比為1?ml：0.1~1?g。
7、第二方面，提供了一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，包括以下步驟：將木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)與溶劑混合均勻，得到第一混合溶液；將第一混合溶液加入球磨罐中，球磨罐的內(nèi)壁和磨球均采用同一介電材料制備；在常溫常壓下，對第一混合液采用球磨機(jī)進(jìn)行球磨激勵(lì)。
8、進(jìn)一步的，所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)包括小麥秸稈、大麥秸稈、玉米秸稈或甘蔗渣；所述溶劑包括水或檸檬酸鈉緩沖液；所述介電材料包括聚四氟乙烯或聚二甲基硅氧烷。
9、進(jìn)一步的，所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)與溶劑的固液比為1~5wt%；所述磨球的粒徑為1-10?mm，所述第一混合液與磨球的質(zhì)量比為1?ml：0.1~1?g。
10、第三方面，提供了一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，包括以下步驟：將木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)與溶劑混合均勻，得到第一混合溶液；向第一混合溶液中加入介電材料，兩者混合均勻，得到反應(yīng)物混合液；在常溫常壓條件下，對反應(yīng)物混合液進(jìn)行超聲波激勵(lì)。
11、進(jìn)一步的，所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)包括小麥秸稈、大麥秸稈、玉米秸稈或甘蔗渣；所述溶劑包括水或檸檬酸鈉緩沖液；所述介電材料包括sio2或聚四氟乙烯的一種或者其混合物。
12、進(jìn)一步的，所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)與溶劑的固液比為1~5wt%；所述第一混合溶液與介電材料的體積質(zhì)量比為1?ml：1~5?mg。
13、第四方面，采用第一、第二、第三方面所述的預(yù)處理方法制備得到木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)在清潔能源中的應(yīng)用，所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)用于制備生物燃料乙醇，還用于酶解生產(chǎn)糖、為乙醇發(fā)酵反應(yīng)提供底物。
14、由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益技術(shù)效果如下：
15、1.預(yù)處理方法利用接觸電產(chǎn)生的電子及自由基促進(jìn)木質(zhì)纖維素解聚反應(yīng)，在常溫常壓下即可實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素的預(yù)處理，操作簡便，可不使用化學(xué)試劑以減少對環(huán)境的污染。
16、2.預(yù)處理方法強(qiáng)化了木質(zhì)纖維素酶解糖化過程、有效提高還原糖得率，促進(jìn)生物質(zhì)高值轉(zhuǎn)化技術(shù)發(fā)展及工程應(yīng)用。
1.一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，其特征在于，
4.一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，其特征在于，
7.一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的預(yù)處理方法，其特征在于，
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的預(yù)處理方法制備得到木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)在清潔能源中的應(yīng)用，所述木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)用于制備生物燃料乙醇，還用于酶解生產(chǎn)糖、為乙醇發(fā)酵反應(yīng)提供底物。