物理預處理的目的主要是通過物理方法使生物質的粒度縮小，降低其結晶度，破壞半纖維素和木質素的結合層，增大物料的比表面積，同時軟化生物質，將部分半纖維素從生物質秸稈中分離、降解，增加了酶對纖維素的可觸及性，提高了纖維素的酶解轉化率。
基本介紹
- 中文名：物理預處理
- 外文名：Mechanical pretreatment
物理預處理的目的主要是通過物理方法使生物質的粒度縮小，降低其結晶度，破壞半纖維素和木質素的結合層，增大物料的比表面積，同時軟化生物質，將部分半纖維素從生物質秸稈中分離、降解，增加了酶對纖維素的可觸及性，提高了纖維素的酶解轉化率。
常用的物理預處理方法主要有機械粉碎法、高溫熱解預處理以及輻射預處理等。
1、機械粉碎
將生物質通過切、碾、磨等方式進行破碎，使其粒度變小，增大比表面積，降低纖維素結晶度和聚合度，物料水溶性組成分增加，以提高轉化效率。機械粉碎預處理的優點是經處理的纖維素粉顆粒沒有膨潤性，體積小，原料的水溶性組分增加，可提高基質濃度，纖維素的水解率也能得到增加，操作簡單易行，容易實施。機械粉碎的能耗與粉末粒度、材料性質密切相關，考慮到能耗大、成本高和日益增長的能源價格，機械粉碎法的經濟可行性不高。
2、微波處理
微波是頻率從300 MHz～300 GHz的電磁波（波長1 mm～1 m），其方向和大小隨時間做周期性變化，是一種具有穿透特性的電磁波。微波能使纖維素的分子間氫鍵發生變化，能提高纖維素的比表面積可及性，提高纖維素酶水解效率。微波處理的優點是反應速度快、處理時間短、操作便捷、產率高、價格低廉及環境友好，其缺點為設備投資費用較高，目前還處在實驗室研究階段。
3、高溫熱解預處理
高溫熱解預處理包括高溫分解和高溫液相熱水分解兩種。高溫分解是將生物質加熱到300℃以上，生物質中的纖維素快速分解成氣態產物和殘餘燒焦物。
高溫液相熱水分解又可稱為水壓熱解，其機理為生物質中的半縮醛鍵在高壓熱水的作用下斷裂並生成酸，這些酸又可以使半纖維素水解成單糖。該方法的缺點是由半纖維素水解來的部分單糖，會在中間產物酸的作用下會進一步水解生成糠醛等微生物發酵的抑制物。
