濃酸水解製程(Concentrated-acid hydrolysis process) Facebook Plurk Twitter

        1918年,美國農業部之研究者首度發表利用兩階段製程(Two-stage process),從玉蜀黍穗軸(Corn cob)中提煉醣與其他產品之研究。1937年,德國建立首座濃鹽酸水解製程工廠。第二次世界大戰期間,美國農業部之研究者進一步修正玉蜀黍穗軸之兩階段水解製程,並發展出可以產製15~20%木糖與10~12%葡萄糖之連續式濃硫酸水解製程。1948年,日本開始發展濃硫酸水解製程,並提出以薄膜(Membranes)分離酸與醣之技術,獲得80%之酸回收率。1980年代,因能源議題再起,美國農業部所發展之濃硫酸水解製程才再度受到重視。

        目前,採用濃酸水解製程之生質乙醇工廠有美國之Arkenole公司與Masada Resource Group等。(U.S. DOE, 2006b)

        在濃酸水解製程中(Farone and Cuzens, 1998),如圖4所示。料源先經清洗、研磨後,予以乾燥,將其中之纖維素與半纖維素去結晶化(Decrystallization),然後以濃酸予以水解,產製濃度可以醱酵之己醣與戊醣。殘餘之固體,則從水解液中分離,再次予以去結晶化與水解。含有酸與醣之溶液則進一步作酸與醣之分離,分離後之酸可回收再利用,少數殘留於含醣溶液內之酸,則以鹼中和,然後分離取出含水石膏(Hydrated gypsum),作為農地土壤之調和劑,其餘純度較高之六碳醣與五碳醣混合液,則置入醱酵槽進行醱酵,然後進行後續之微生物回收與精餾程序,取得乙醇。

        就醣與乙醇之生產而言,濃酸水解製程雖比稀酸水解製程容易成功,但濃酸水解製程卻有成本較高、後續回收、操作難度較高與設備維護困難等問題。

生質酒精濃酸水解製程

圖4 濃酸水解製程(Szengyel, 2000)

參考資料
DOE. 2006b. U.S. Department of Energy: Energy Efficiency and Renewable Energy. Available at: www.eere.energy.gov/biomass/concentrated_acid.html. Accessed 10 April 2006.
Farone, W. A. and J. E. Cuzens.  1998. Method of producing sugars using strong acid hydrolysis. U.S. Patent No. 5,726,046.

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