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循环农业高产高效种养模式与技术研究
Research on High Yield and Efficient Breeding Models and Technologies of Circular Agriculture

三、秸秆能源化技术

秸秆制备气、液、固清洁能源的主要方式分为生物转换（厌氧发酵、生物乙

醇等）、化学转换（直燃发电、秸秆热解、催化转化等）和物理转换（固化成型
等）3 类，其中秸秆乙醇技术、秸秆沼气技术、秸秆热解技术和秸秆固化成型技
术近年来受到了更多关注。

（一）秸秆制备乙醇
乙醇制备是基于秸秆属性特征的能源化利用方式之一。秸秆制备乙醇包括预
处理、水解和发酵 3 步，结晶纤维素首先经过预处理分解为非结晶纤维素，进而
水解为单糖，最后发酵生成乙醇。主产物乙醇可以与添加剂混合制成工业燃料乙

醇或车用乙醇清洁燃料，发酵剩余物富含高活性木质素，可作为廉价燃料使用。
高效预处理方法的缺失。秸秆预处理是乙醇制备的关键步骤。在现有预处理
方法中，化学法因成本低、药品储运方便，最适合商业化；酸法因速率快、纤维

素降解率和产糖率高成为研究最多，运用最广泛的方法；乙醇工程上应用最多的
方法是稀酸法、水热预处理和蒸汽爆破法。但不可忽视的是，常用的预处理技术
仍存在诸多问题，如半纤维素和木质素的分离不完全，废液易造成二次污染以及
处理能耗普遍偏高等。构建高效的预处理方法是去除木质素和半纤维素、破除天

然屏障、提高秸秆转化率的关键，可解决因木质纤维素“固体基质颗粒效应”造
成的体系传质与反应效率降低、炼制效率不足等问题，不仅对提升乙醇产量有重
要影响，也对提升其他秸秆利用技术的能源转化率大有裨益。为此，研究人员在

预处理新方法的研发上投入了大量精力。研究者们利用新兴技术或技术联合的方
式破坏晶体结构，增大纤维素溶解度和接触面积，Pellera 等和 Feng 等采取以电
子辐射和 γ 射线为主的高能辐射新技术，Qian 等将微波加热法与碱法预处理相
结合，Sagarika 等则认为机械、化学或生物法联合预处理也具有可行性。此外，

还存在一些广受关注的预处理技术，例如，电解技术能利用电泳、电阻加热和电
渗透破坏秸秆结构，微生物技术可以筛选培育具备较高纤维素降解潜能且生长速
度快的好氧细菌，超（亚）临界流体技术能够依靠水在临界点的特性突变完全分

离木质素，能进一步提升纤维素的利用率。
水解方式的比选。在水解过程中，常根据实际工艺在酸解和酶解 2 种水解
方式中选择，前者包括稀酸法和浓酸法，后者包括分步酶解发酵、同步酶解发

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