（記者 周懷宗）記者從中國農(nóng)科院獲悉，一種新型的纖維原料發(fā)酵技術(shù)研制成功，該技術(shù)可有效減少麻類等纖維原料發(fā)酵過程中二氧化碳的排放，還能將燃料醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳加以利用，開辟了二氧化碳減排利用新途徑。相關(guān)成果發(fā)表在《生物資源技術(shù)》上。
乙醇-琥珀酸共發(fā)酵。中國農(nóng)科院供圖
木質(zhì)纖維素是地球上極為豐富的資源，且可通過綠色植物光合作用再生。該技術(shù)的研發(fā)者之一，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所農(nóng)產(chǎn)品加工微生物遺傳改良與應(yīng)用創(chuàng)新團隊成員許超介紹，在我國，僅作物秸稈類木質(zhì)纖維素的年產(chǎn)量就高達7億噸左右，通過精煉加工技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為高值產(chǎn)物，不僅可緩解農(nóng)業(yè)廢棄物污染問題，還能促進種植產(chǎn)業(yè)增值。
“纖維乙醇技術(shù)的積極進展有助于為社會經(jīng)濟發(fā)展提供清潔替代能源，但工業(yè)產(chǎn)乙醇菌株無法利用木糖、且產(chǎn)生大量CO?氣體，對底物的利用率低，經(jīng)濟效益不高。”許超說。
在此次研究中，團隊基于生物質(zhì)原料中己糖和戊糖的充分利用，發(fā)明一種琥珀酸與乙醇聯(lián)合發(fā)酵技術(shù)，基于微生物合成琥珀酸和乙醇的特性，科研人員通過耦合優(yōu)化產(chǎn)物精煉過程，實現(xiàn)了對木質(zhì)纖維素生物質(zhì)水解液中可發(fā)酵糖的充分利用，此外，將燃料醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳加以利用，在減少碳損失的同時又生產(chǎn)出了琥珀酸產(chǎn)品，開辟了溫室氣體二氧化碳利用的新途徑。
“琥珀酸擁有雙羧酸基團，很容易被轉(zhuǎn)化為其他化學(xué)品，在食品、醫(yī)藥、化工及材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，被美國能源部認定為最具應(yīng)用價值的平臺化合物之一。當前，琥珀酸的制備途徑主要有化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法，但化學(xué)法依賴化石原料且生產(chǎn)過程污染嚴重，而微生物發(fā)酵法主要采用糧食底物，對糧食供給有一定的需求。”許超說，“而采用木質(zhì)纖維素原料發(fā)酵琥珀酸可避開現(xiàn)有技術(shù)的短板，且產(chǎn)琥珀酸放線桿菌可利用CO?作為原料合成琥珀酸，有助于促進溫室氣體的循環(huán)利用。”
據(jù)介紹，此次研發(fā)的聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，利用每100克生物質(zhì)原料，可同時合成8.6克乙醇和8.7克琥珀酸，成本核算顯示，其工業(yè)附加值比單一纖維乙醇或琥珀酸合成工藝提高了1倍以上。該技術(shù)作為一項綠色環(huán)保的生產(chǎn)工藝，具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟效益。將該技術(shù)與麻纖維脫膠技術(shù)進行工藝耦合和過程優(yōu)化，有望實現(xiàn)麻類加工副產(chǎn)品的高值化轉(zhuǎn)化、促進廢棄物利用和碳減排，對麻類產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
該研究得到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程的資助。
記者 周懷宗
編輯 唐崢 校對 危卓
