一、技术背景

中国拥有世界上最大的农业产业和最大的生物质生产量。仅农作物秸秆类的木质纤维素生物质一项，全国年产即达7.2亿吨。如果把其中一半用来生产纤维素化学品，按3吨秸秆生产1吨化学品的收率计算，可以生产1.2亿吨化学品，超过中国两大能源生产公司中石化和中石油的化工产品年产量总和。

目前，国内农作物秸秆除了少量用于饲料和简单材料制作，并无经济可行并符合国家法规的大宗原料加工出路。大部分秸秆都被用来焚烧或还田，而焚烧已经被政府所严令禁止，还田则仅是短期措施，无明显经济效益并对土地造成损害。同时，出于对国家粮食安全的高度关注，国家已经出台明确法规和政令严格限制从粮食原料深加工生产能源和化工产品。因此，从资源丰富的农作物秸秆原料进行深加工生产能源产品和化学品是未来能源产业和化学工业的主要方向，也是改善农村生态、振兴农村经济的重要措施。

最近数年来，纤维素乙醇的产业化步伐在世界范围内出现了严重放缓的迹象，已经完成的纤维素乙醇工业示范结果表明，纤维素乙醇的加工成本不仅远高于拟替代的汽油，而且也明显高于从甘蔗、玉米和谷物等粮食作物生产的燃料乙醇。这一现实迫使农作物秸秆深加工的产业方向开始从纤维素乙醇转向纤维素化学品，以使该产业实现盈利性的运行，从而使产业得以健康成长，尽快从依赖政府资金和补贴投入的模式转变为盈利、绿色、工农业双赢的健康发展模式。

二、技术原理

农作物秸秆酶法制糖技术是指通过预处理和酶水解（糖化）等生物过程或化工过程的方式，将木质纤维素中的纤维素或半纤维素水解为葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖等单糖。从能耗角度分析，木质纤维素预处理蒸汽能耗约占整个过程蒸汽能耗的一半。为了保证木质纤维素原料的糖化效率，预处理过程必须维持足够强度；在保证预处理效率的前提下，减少预处理高温蒸汽的用量是减少过程能耗的主要手段。纤维素制糖过程中蒸汽和水的大量使用所带来的高能耗和高废水排放，将会导致纤维素单糖成本高昂。在保证生物转化过程收率和效率的前提下，最大限度地降低水和蒸汽的用量对过程节能和废水减排有极为重要的作用。为了降低废水排放所带来的高昂成本，在起始预处理步骤就有必要使用极限低量的新鲜水和蒸汽，以降低过程废水排放。

在前期工作中对极限低水策略的木质纤维素能源化加工过程中的预处理技术进行了大量探索和实验，初步实现了大幅度的节能和废水减排目标，并在日产1kg纤维素乙醇微型工厂中测试了这一方法的有效性。主要研究结果以学术论文或者评论形式发表于生物工程和生物能源领域重要国际学术期刊Nature Chemical Biology, Biotechnology and Bioengineering, Biotechnology for Biofuel, Bioresource Technology等，同时申请了多项国家发明专利。目前，正在进行木质纤维素预处理后的酶解制糖优化和中试放大工作。

三、市场前景

目前，大部分化学品和化工产品都是通过石油炼制获得，同时也有一部分化工产品是在生物转化粮食获得淀粉糖的基础上进行化学转化生成不同的化学品和化工产品。一方面，石油危机与环境污染问题使石油炼制行业在寻求新的经济增长点；另一方面，出于对粮食安全的高度关注，国家已经出台明确法规和政令严格限制从粮食原料深加工生产能源和化工产品。因此，从资源丰富的农作物秸秆原料进行深加工生产能源产品和化学品是未来能源产业和化学工业的主要方向。

仅以生物多元醇为例，我国的不饱和树脂生产量达153万吨以上，年需求量生物多元醇在45.9-53.6万吨以上，而国内生物多元醇产能仅有21万吨，市场缺口约在33万吨左右。而且生物多元醇的需求量有逐年增长的趋势。目前大部分多元醇是由淀粉糖催化裂解得到，存在着原料糖成本高和行业发展受限的严重制约。因此，基于纤维素糖的多元醇市场将会有广阔的市场前景。