不同降解模式擔(dān)子菌影響木質(zhì)纖維素?zé)峤馓匦詸C(jī)制研究.pdf

1、能源危機(jī)與環(huán)境污染日益嚴(yán)重,生物質(zhì)能成為可再生能源重要的發(fā)展方向之一,生物質(zhì)可以通過(guò)多種技術(shù)途徑轉(zhuǎn)化為不同形式的生物質(zhì)能燃料,有可能在將來(lái)替代化石燃料。熱解是一種有潛力的生物質(zhì)能熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方式,但受限于生物質(zhì)木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)及組分影響。在生物質(zhì)熱解前進(jìn)行生物預(yù)處理可以有效的改變其組成及結(jié)構(gòu),進(jìn)而改善熱解性能,但尚不明晰木質(zhì)纖維素不同降解模式是否對(duì)熱解反應(yīng)存在不同的影響機(jī)制。因此本文選用不同降解模式的兩個(gè)擔(dān)子菌菌株,研究了擔(dān)子菌不同降解模式

2、對(duì)生物質(zhì)及其組分熱解特性的影響規(guī)律,并進(jìn)一步明晰了白腐菌Irpex lacteus CD2促進(jìn)木質(zhì)素?zé)峤?、褐腐菌Fomitopsis sp.IMER2促進(jìn)纖維素?zé)峤獾臋C(jī)制。
　　通過(guò)木質(zhì)纖維素組分分析、紅外吸收光譜分析、結(jié)晶度分析、孔隙度分析和稀堿溶出物組成分析,從生物質(zhì)組分及分子結(jié)構(gòu)變化角度研究了白腐菌I.lacteus CD2和褐腐菌Fomitopsis sp.IMER2對(duì)玉米秸稈不同的降解模式。白腐菌I.lacteus CD

3、2主要降低了生物質(zhì)中木質(zhì)素的含量,并對(duì)其結(jié)構(gòu)有一定的破壞作用,隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),生物質(zhì)稀堿溶出物中表觀木質(zhì)素含量降低而酸溶性木質(zhì)素含量升高。褐腐菌Fomitopsis sp.IMER2通過(guò)分泌草酸使生物質(zhì)細(xì)胞壁孔隙增大,利于胞外分泌的纖維素酶對(duì)無(wú)定形纖維素的降解,使生物質(zhì)的結(jié)晶度顯著升高。
　　玉米秸稈經(jīng)不同降解模式擔(dān)子菌預(yù)處理后,熱解動(dòng)力學(xué)特性顯著改善,熱解失重率及反應(yīng)速率增大。同時(shí),擔(dān)子菌預(yù)處理也分別促進(jìn)了纖維素與木質(zhì)素組分

4、的熱解反應(yīng),熱解動(dòng)力學(xué)特性的改善程度因菌株不同的降解模式而異。褐腐菌Fomitopsis sp.IMER2預(yù)處理后,ADF組分的熱解失重增大,熱解產(chǎn)物中生物油含量從32.7％顯著增加至50.8％,表明其在促進(jìn)秸稈纖維素組分熱解反應(yīng)方面優(yōu)勢(shì)明顯。白腐菌I.lacteus CD2預(yù)處理后,促進(jìn)玉米秸稈木質(zhì)素組分熱解反應(yīng)的效果更加顯著,玉米秸稈ADL組分的熱解失重率顯著增大至58％,熱解液體產(chǎn)物得率也從16.8％增加到26.8％。不同降解模式

5、擔(dān)子菌預(yù)處理后,玉米秸稈木質(zhì)纖維素組分熱解液體產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化差異顯著。褐腐菌Fomitopsis sp.IMER2預(yù)處理后的ADF組分,熱解液體產(chǎn)物中羧酸、呋喃和酮類的等纖維素?zé)峤廪D(zhuǎn)化產(chǎn)物的含量顯著提高,白腐菌I.lacteus CD2預(yù)處理后的ADL組分,熱解液體產(chǎn)物中苯酚類物質(zhì)的含量超過(guò)了液體產(chǎn)物總量的50％,理論上為通過(guò)生物預(yù)處理實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)熱解液體的定向轉(zhuǎn)化提供了可能。
　　通過(guò)分離純化玉米秸稈EMAL木素,研究其結(jié)構(gòu)變化與熱解

6、特性變化的關(guān)系,明晰了不同降解模式擔(dān)子菌改善木質(zhì)素?zé)峤馓匦缘臋C(jī)制。白腐菌I.lacteus CD2對(duì)木質(zhì)素的改性作用顯著,通過(guò)破壞β-O-4連鍵、β-5’和5-5’碳鍵等苯環(huán)間的連鍵使木質(zhì)素聚合度降低,對(duì)苯環(huán)的骨架結(jié)構(gòu)也有明顯的破壞作用,使愈創(chuàng)木基、紫丁香基、對(duì)羥苯基等木質(zhì)素苯環(huán)結(jié)構(gòu)組成單元的含量下降。這些結(jié)構(gòu)的改變提高了木質(zhì)素在后續(xù)熱解反應(yīng)中的活性,反應(yīng)速度加快,降低了反應(yīng)活化能。
　　通過(guò)分離純化玉米秸稈纖維素,并用離子液體溶

7、解再生的方法制備結(jié)晶程度不同的結(jié)晶纖維素,研究纖維素結(jié)晶度與熱解特性變化的關(guān)系,明晰了不同降解模式擔(dān)子菌改善纖維素?zé)峤馓匦缘臋C(jī)制。結(jié)果表明,褐腐菌Fomitopsis sp.IMER2主要通過(guò)提高秸稈纖維素中結(jié)晶型纖維素的相對(duì)含量,使其結(jié)構(gòu)更加均一規(guī)則,從而改善了纖維素組分的熱解性能,使熱解失重率和失重速率增大。
　　初步研究了白腐菌I.lacteus CD2和褐腐菌Fomitopsis sp.IMER2預(yù)處理對(duì)毛竹及其木質(zhì)纖維素