解析▪新創技術
噸級纖維生質物解聚糖化製程 農林廢棄物變黃金
2021-09-14

農林廢棄物的纖維生質物經解聚後,纖維素、半纖維素可糖化發酵生成酒精、乳酸等替代石油原料。透過高解聚效率之製程開發及木質純化技術,纖維素及木質素的酵素水解轉化率可高達90%,並已完成噸級量產測試……


| 行政院原子能委員會核能研究所 |

 

纖維生質物可多元應用,包括低碳生質能源、高階醫材、高值材料及食品飼料等綠色產業,市場寬廣潛力極高。例如:稻稈、蔗渣及木片等第二代生質物富含纖維素、半纖維素及木質素,經解聚後除可直接生產沼氣外,纖維素可奈米化為奈米纖維素、半纖維素可生產木寡糖、木質素可做為碳纖維之原料;此外由纖維素及半纖維素經糖化後之纖維糖,可運用不同菌株經發酵生成酒精、乳酸及脂肪酸等替代石油之原料。
 

▌纖維生質物解聚及糖化為關鍵技術

纖維生質物為一種結構堅固複雜的天然高分子複合體,必須透過適當之解聚處理破壞結構,將纖維素、半纖維素及木質素分離後可分別應用,若再以酵素將纖維素水解成葡萄糖更可使後端產品多樣化,提高產業應用之機會。因此具有高解聚效率及高酵素活性之纖維生質物解聚及糖化為綠色生質產業發展之主要關鍵技術
 

▌建立適用多元料源高轉化效率綠色製程,提升多元利用價值創造商機

核研所「可多元化應用之纖維生質物解聚糖化技術」可將農林廢棄物、能源作物等纖維生質物解聚糖化再轉化為有價工業原料的創新技術及量產系統,具有不與人爭食之特點。例如:針對木片、蔗渣等高木質素含量原料,團隊建立之綠色循環製程及木質素純化技術,可分離半纖維素、纖維素和木質素,取得純度85~92%之木片纖維素和高純度(>95%)及高分子量(>2,000 Da)之木質素,其酵素水解轉化率達90%。系統已驗證適用於多元料源,具長期穩定性、高解聚效率、低能耗及低維修保養等符合商業應用需求的功能。此外,團隊自行研發之纖維素水解酵素生產製程,以非糧及農業廢棄物原料所建構之共培養纖維素水解酵素生產程序,已完成噸級量產測試,酵素活性與國際水準相當,與商業酵素相較已具有競爭力。運用核研所生質精煉量產驗證平台,整合纖維生質物解聚及糖化技術與專利菌株或生物發酵製程,可將農林廢棄物等第二代纖維生質物轉化為低碳生質能源和有價工業原料,使企業可依照終端產品與副產品之價值,選擇適當之營運規模以達成獲利之目標。

 

▌技術強項與優勢

1. 生質物解聚技術
可分離纖維生質物中纖維素、半纖維素及木質素之綠色製程,適用於多元料源,特殊設計之連續運轉試量產系統具長期穩定性、高解聚效率、低能耗及低維修保養等符合商業應用需求的功能。

2. 酵素水解糖化技術
自行研發之纖維素水解酵素,其活性與國際水準相當,與商業酵素相較已具有競爭力。

3. 創造生質物多元利用價值
從纖維原料中所汲取之葡萄糖、木糖或木質素具有多元利用價值,藉由後續適當之生物或化學程序進行轉化,可產製生質能源和有價工業原料,具有低碳足跡之特徵。
 

 

▌開放那些合作項目

♦技轉授權:透過簽訂技術移轉合約,提供技術資料、製程資料或其他資訊與服務,協助廠商切入市場,發展商業化產品。

♦技術服務:運用核研所生質精煉測試平台,依廠商需求提供客製化規劃及測試服務。

♦合作研究:以本技術與廠商資源整合共同合作開發產品。

 

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