[发明专利]利用木质纤维素生物质联产丁醇和氢气的方法

权利要求书

1.利用木质纤维素生物质联产丁醇和氢气的方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：

一、木质纤维素进行预处理：将木质纤维素中的半纤维素制成为可溶性木糖液，得半纤维素木糖液和固体；

二、将步骤一预处理后的固体用纤维素酶，采用酶水解糖化方法进行水解，浓缩后，得到葡萄糖水解液；

三、取能利用葡萄糖产丁醇的微生物，置于含有丁醇培养基的丁醇发酵罐中，发酵产丁醇，得到含丁醇的发酵液，然后含丁醇的发酵液经蒸馏脱水，获得质量百分含量为10～15％的丁醇，并收集经蒸馏脱水后的丁醇发酵残液备用；

四、将步骤三中经蒸馏脱水后得到的丁醇发酵残液加入到步骤一得到的半纤维素木糖液中，混合后得产氢发酵底物，然后将产氢发酵底物加入到产氢发酵罐中，采用能利用木糖及葡萄糖的混合糖作为碳源产氢的微生物，进行产氢发酵获得氢气；其中，半纤维素木糖液与丁醇发酵残液的体积比为(1～3)：1；

五、将步骤四产氢发酵后产生的有机酸溶液回流到步骤三丁醇发酵罐中，强化丁醇发酵，即完成利用木质纤维素生物质联产丁醇和氢气。

2.根据权利要求1所述的利用木质纤维素生物质联产丁醇和氢气的方法，其特征在于步骤一中所述的木质纤维素进行预处理过程如下：将木质纤维素与质量百分含量为1～2％的HCl溶液按固液比1g:10mL的比例混合，在80～120℃条件下处理1～2h，离心后得到得半纤维素木糖液和固体。

3.根据权利要求1所述的利用木质纤维素生物质联产丁醇和氢气的方法，其特征在于步骤二中所述的纤维素酶用量按照30～50U/g加入酶液，在50℃温度下、摇床转速150～200r/min的条件下，进行酶水解48h，得到葡萄糖水解液。

4.根据权利要求1所述的利用木质纤维素生物质联产丁醇和氢气的方法，其特征在于步骤三中所述的能利用葡萄糖产丁醇的微生物为产溶剂型的梭菌。

5.根据权利要求4所述的利用木质纤维素生物质联产丁醇和氢气的方法，其特征在于所述的产溶剂型的梭菌为丙酮丁醇梭菌、拜氏梭菌、糖丁酸梭菌或丁酸梭菌。

6.根据权利要求4所述的利用木质纤维素生物质联产丁醇和氢气的方法，其特征在于步骤三中所述的丁醇培养基是将步骤二得到的葡萄糖水解液加入营养盐溶液并通入浓度为99.99％高纯氮气制成；其中，高纯氮气的通入时间为5-10min，营养盐溶液按体积百分含量计，加入量为1％；所述营养盐溶液由质量百分含量为20～40％的有机氮源溶液、质量百分含量为5～15％无机氮源溶液、质量百分含量为5～20％的磷酸二氢钾溶液、质量百分含量为5～15％的磷酸氢二钾溶液、质量百分含量为10～20％的氯化钠溶液、质量百分含量为5％的半胱氨酸溶液、l0ml/L的维生素储液溶液、10ml/L的微量金属元素储液溶液、1mL质量百分含量为0.1‰的刃天青溶液及余量的水组成；所述微量金属元素储液每1L由1.5g的FeCl₂、70mg的ZnCl₂、6mg的硼酸、0.1g的MnCl₂·4H₂O、2mg的CuCl₂·2H₂O、0.19g的CoCl₂·6H₂O、24mg的NiCl₂·6H₂O、36mg的Na₂MO₄·H₂O、15mg的Na₂WO₄·2H₂O和15mg的Na₂SeO₄·5H₂O组成；所述维生素贮液每1L由50.0mg的硫辛酸、20.0mg的生物素、0.35g的烟酸、5.0mg的盐酸硫胺素、50.0mg的对氨基苯甲酸、20.0mg的叶酸、50.0mg的泛酸钙、1.0mg的维生素B12和100.0mg的盐酸吡哆醇组成。