主题：【原创】生物质 物质能源与电动汽车 -- 橡树村

生物质厌氧发酵不是只会得到甲烷。厌氧条件下，葡萄糖和果糖等汤类物质，在酵母等微生物的作用下，会分解生成乙醇和二氧化碳，这个过程就是乙醇发酵。

乙醇发酵就是酒精发酵，应该是人类发现并开始利用的最古老的发酵过程，酿酒过程就是人类进行不断优化的乙醇发酵过程，应该至少有几千年的历史了吧？

理论上，100克糖可以得到51克乙醇，质量减少了一半，但是保留了91%的能量。不过发酵的实际过程要复杂多了，乙醇是产物，同时还生成异丙醇，正丁醇，丙三醇等等，不同的微生物，不同的反应条件，这些产物的比例不同。以生产乙醇为目的的，就是乙醇发酵，如果以生产丙醇，丁醇为目的，就是丙醇，丁醇发酵了。实际上，由于现在生物技术的发展，目前已经有了发酵得率比酿酒酵母高的细菌，也有了专门生产丙醇，丁醇的微生物。

传统的乙醇发酵只能使用葡萄糖，果糖等六碳糖，也就是只能使用蔗糖，淀粉作为原料，而同样在化学概念上也属于糖类的纤维素就被浪费掉了。目前生物技术已经在开发新的微生物，可以发酵构成纤维素的五碳糖，这样，就可以利用大量的纤维素资源，也就不再和人抢粮食了。这种工艺得到的乙醇，被称为非粮乙醇，是目前世界各国利用生物能源的一个重要方向，不过距离工业化还有不小的距离。

目前乙醇发酵规模最大的在巴西。巴西的乙醇工业与制糖业界和紧密，利用蔗糖汁进行发酵，得到的乙醇价格低廉。这些蔗糖汁在其他国家往往还需要再进行重结晶提取糖分，这样就增加了杂质含量，降低了糖的等级。巴西这种制糖业与乙醇工业结合的方法，使得巴西可以提供廉价高品质的蔗糖，同时提供廉价的乙醇，一举两得，有不少蔗糖种植大国都很眼热。

中国的工业乙醇原料主要是甘薯，工业乙醇的品质要求不高，所以工艺比较粗糙。作为燃料使用，需要在传统的工业乙醇装置后面加上提纯装置，提高乙醇的纯度。这几年生物乙醇国内很火，搞精馏的不少人都发了财。

美国的乙醇燃料使用的原料主要是玉米，美国是玉米出口大国，很多国家的粮食和饲料都依赖美国玉米的出口。最近两年美国提倡使用玉米进行生物乙醇生产，降低了出口量，导致世界玉米价格上升，直接加重了贫穷国家的灾难，使得人们开始反思这条路线的问题，同时所谓第二代生物能源，主要包括非粮乙醇和利用生物质气化得到的合成气合成燃料油，开始引起人们重视。非粮乙醇生产的能量效率大约在50%。

第一代生物能源于第二代生物能源之间，还有一个一代半的生物能源，是通过丙醇丁醇发酵得到的，这个过程叫做丙醇丁醇发酵。

丙醇丁醇发酵虽然听说过的人不多，但是这也是个很古老的工艺，也早就工业化了。

1912年，英国就建立了淀粉发酵制备丁醇的生产线。在一次世界大战期间，由于丙醇是无烟火药的原料，需求量激增，欧洲很多国家都建立了大量的丙醇-丁醇发酵生产线。一战后丁醇又找到了出路，用于涂料溶剂。二战后，丁醇又成为提高军用飞机使用的汽油辛烷值的添加剂被广泛使用。因此，在很长时间内，丙醇丁醇生产都有很重要的军事意义。不过在1960年代后，丁醇的战略地位下降，干这样的就越来越少了，也就是南非由于特殊原因不得不接着干。1990年代南非种族隔离结束，世界上最后一条丙醇丁醇发酵生产线关闭。现在，在使用生物柴油的时候，发现混入丁醇可以改善发动机的点火性能，防止黑烟产生，所以丁醇又引起重视。而最早开始工业化丙醇丁醇发酵的英国，索性把生物丁醇列为了生物能源的发展方向之一，视为一代半的生物能源。2008年应该有一个生物丁醇试验厂完工。

丙醇丁醇发酵使用的是偏性厌氧型的一种产孢子细菌，在培养液中生产丙醇，丁醇，同时有少量的乙醇是代谢副产物。所谓的偏性厌氧型细菌，是要求在完全没有氧气的情况下才能够繁殖的细菌，相对应的，叫通性厌氧型细菌，可以在有微量氧气存在的情况下繁殖。具体的过程要涉及到严格灭菌，无菌培养等技术，这些技术的开发奠定了现代发酵工业的基础，所以说丙醇丁醇发酵实际上是现代发酵产业的鼻祖。如果没有这些技术进行铺垫，青霉素的工业化生产会遇到很大的问题，由此可见丙醇丁醇发酵的地位。

传统的丙醇丁醇发酵工艺不能满足目前的生产要求，要把这个古老的技术重新使用，需要解决的问题也很多，比如需要利用生物废弃物，而不是马铃薯，玉米，蜜糖作为原料，比如需要对工艺进行进一步改进提高效率，比如如果降低丁醇提纯的能量损失等等。

使用葡萄糖为原料，丙醇丁醇发酵过程的总能量回收率大约在70%。

其他关于这两种发酵的介绍在

橡树村:【半原创】生物丁醇

橡树村:【原创】生产生物乙醇的消耗