粗甘油是生物柴油生產過程的副產品,對其進行綠色處理和應用已成為迫切研究的課題。本文分類介紹了粗甘油生物、化學和電化學轉化方法的研究現(xiàn)狀。在此基礎上分別對粗甘油通過生物轉化方式生產1,3-丙二醇、氫氣等化學品,利用化學轉化方式生產丙烯醛和聚氨酯高分子材料和電化學轉化方式制備燃料電池的研究現(xiàn)狀進行了綜述,并分析了粗甘油高值化利用研究及發(fā)展趨勢。粗甘油生物轉化存在培養(yǎng)基成本較高、產物分離困難等不足,限制了目前的工業(yè)化應用;化學轉化方式還處于初期研究階段;電化學轉化方式作為新興技術,具有良好的發(fā)展空間。本文指出粗甘油可以作為一種新型的生物質資源,粗甘油基化學品與新材料的開發(fā)研究具有廣闊的發(fā)展前景。 

【文章來源】：化工進展. 2020,39(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

粗甘油高值化利用技術

1,3-丙二醇（1,3-PD）屬于二醇類化合物，其末端有兩個—OH基團，是一種在塑料工業(yè)中具有很大潛力的單體，廣泛地應用于多種藥品和氧化劑的合成[12-13]。甘油生成1,3-PD的代謝反應可分為氧化途徑和還原途徑，反應原理如圖2所示。在氧化途徑中，甘油在甘油脫氫酶的作用下生成二羥丙酮，并進一步代謝為磷酸丙酮酸，磷酸丙酮酸進一步氧化生成乙酸、丁酸等代謝產品，同時生成能量ATP和NADH；在還原途徑中，甘油脫水生成3-羥基丙醛，然后在氧化還原酶的催化作用下被還原為1,3-PD，同時消耗氧化途徑生成的NADH[14]。近年來，利用微生物發(fā)酵將粗甘油轉化為1,3-PD的研究匯總如表1所示。理論上，甘油轉化為1,3-PD的最高產率為0.72g1,3-PD/ggly[15]，在發(fā)酵過程中，可加入其他廉價的有機物作為輔助底物，使其作為發(fā)酵過程中的NADH和能量ATP供體，促進甘油利用還原途徑生成1,3-PD[16]。Vivek等[17]以粗甘油和從稻草獲得的酸預處理液（APL）作為混合碳源，使用克雷伯氏菌生產1,3-PD,APL中含有木糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖，當APL添加量為0.5%（體積比）時，1,3-PD產量達到20.88g/L，與粗甘油作為唯一碳源相比，1,3-PD的產量明顯提高。同時，研究者還利用甘油-葡萄糖作為混合碳源發(fā)酵生產1,3-PD，在厭氧條件下，當粗甘油和2.5%葡萄糖作為底物時，獲得比純甘油和葡萄糖更高的產率，最終1,3-PD濃度為18.60g/L[18]。

有學者嘗試評估了在粗甘油發(fā)酵產氫的過程中同時使用暗發(fā)酵和光發(fā)酵的可能性。暗發(fā)酵-光發(fā)酵聯(lián)合產氫原理如圖5所示，暗發(fā)酵過程中，培養(yǎng)基中的碳源不能完全被氧化，暗發(fā)酵的發(fā)酵液中含有豐富的有機酸，可用于光發(fā)酵，這樣能夠消除有機酸對暗發(fā)酵制氫的限制；而光發(fā)酵中的光合細菌對有機酸的利用能夠能夠降低廢水的化學需氧量（COD）值[26]。Chookaew等[27]分別使用肺炎克雷伯氏菌sp.TR17和沼澤紅假單胞菌TN1進行暗發(fā)酵和光發(fā)酵生產氫氣，兩階段的總產氫為6.42mmol/gCOD，甘油轉化率為80.21%。Sarma等[28]對使用暗發(fā)酵和光發(fā)酵從粗甘油生產氫氣的技術和經濟方面進行了評估，將1kg粗甘油轉化的生產成本為330美元，生長培養(yǎng)基的成分占生產成本的82%。但使用粗甘油作為發(fā)酵原料具有很好的環(huán)境效益，1kg粗甘油的轉化可減少7.66kg的溫室氣體的排放。1.3 二十二碳六烯酸

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]污泥混合菌種暗發(fā)酵與光發(fā)酵聯(lián)合制氫[D]. 吳夢佳.天津大學 2014



本文編號：3471087