两步法预处理制备生物质燃料乙醇

第28卷第5期农业工程学报VoL 28 No 51942012年3月Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringMar.2012两步法预处理制备生物质燃料乙醇王晓娟12,冯浩2,王斌2,李志义1(1.大连理工大学化工与环境生命学部,大连116023;2.伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校农业工程学院美国伊利诺伊州香槟61801)摘要:为了扩展燃料乙醇制备的预处理工艺的发展方向,该文针对燃料乙醇制备的2种新预处理方法—半纤维素分离两步预处理法和木质素分离两步预处理法进行了试验研究。分别以能源植物柳枝稷和农业废弃物玉米秸秆为原料,考查了这2种方法对酶水解过程中糖产量的影响。结果表明,半纤维素分离两步预处理法对柳枝稷的较优处理条件为:第步预处理用3%质量分数的过氧化氢溶液在50℃处理16h,第二步预处理用去离子水在121℃处理30min,最终酶水解可获得89%的纤维素转化率;木质素分离两步预处理法对玉米秸秆的较优处理条件为:第一步预处理用碱性乙醇溶液(1%质量分数氢氧化钠和70%质量分数乙醇)在80℃处理2h,第二步预处理为去离子水在135℃处理30min,最终酶水解可获得83%的纤维素转化率;扫描电镜观察,柳枝稷和玉米秸秆的纤维束均被破坏,纤维素酶的作用面积得到提髙。冋时分离提取了部分半纤维素和木质素,可以回收提纯,应用于高附加值化学产品的制备。这一结果表明,这2种方法为实现燃料乙醇制备工程工业化提供依据。关键词:燃料,乙醇,木质纤维素类生物质,两步法预处理,糖转化率doi:10.3969/jiss.1002-6819.2012.05033中图分类号:S216,2文献标志码:A文章编号:1002-6819(2012)-05-019407王晓娟,冯浩,王斌,等.两步法预处理制备生物质燃料乙醇[J].农业工程学报,2012,28(5):194-200Wang Xiaojuan, Feng Hao, Wang Bin, et al. Investigation of two-step pretreatment method for production of ethanol fromlignocellulosic biomass[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2012,28(5): 194-200 (in Chinese with English abstrac0引言的微生物有毒性。去除这些降解产物对发酵过程的影响,需在发酵前对水解液进行去毒,不仅会浪费生物质原料利用生物质原料制备燃料乙醇的工艺主要有3步:中的半纤维素和木质素成分,还增加一道工序,增加乙预处理,水解,发酵。预处理过程的目的就是瓦解木质醇生产成本。因此,现有的预处理方法的工业化发展受素和半纤维素对纤维素的保护结构,打破纤维素本身的到了很大的限制,目前还没有一项预处理技术可以实现晶体结构,使之在后续酶水解过程中可以与酶充分接触,大规模工业化生产。从预处理技术发展现状来看,其未取得较好的糖化效果。评估预处理方法有效性的标准有:来的发展方向重点在于绿色环保和节能高效,即控制预为水解过程和发酵过程提供易转化的底物;控制木聚糖处理过程中化学试剂的使用和综合利用纤维素生物质的的损失;发酵抑制物产量较低;过程条件简单和预处理各个组分,提高过程的经济可行性S试剂价格低廉或易回收吗2。 Wyman等的研究表明,预有研究者参考现代石油工业精炼过程,提出了“生处理是整个工艺过程中最昂贵的一步,并对水解和发酵物精炼”的概念。其目的在于充分利用生物质原料的各的效果与成本有重要影响。近年来,科研人员开发了许个组分,在制备燃料乙醇发酵所需的糖分的同时,制备氨爆法,碱法、热水法和有机溶剂法等稀酸法、多预处理工艺,如机械研磨法、蒸汽爆破法、些附加值高的化学产品针对“生物精炼”这一概念,本文提出2种新的预现有的方法存在以下不足:在预处理条件比较苛刻处理方法9。第一种方法是半纤维素分离两步预处理法。时(高温、高压和长预处理时间),才能获得较高的纤先利用过氧化氢溶液提取部分半纤维素,剩余的纤维素维素葡萄糖转化率;与此同时,部分半纤维素会在预处富集产物用于燃料乙醇的制备。提取的半纤维素可以分理过程中发生降解,形成糠醛和5羟甲基2糠醛离回收,制备木寡糖( xylooligosaccharide)。木寡糖是(5 hydroxymethyl furfural,HMF)等发酵抑制物:木质素可以应用于医药工业和食品工业的高附加值产品。这也会发生降解形成小分子芳香化合物,同样对发酵过程预处理工艺过程已申请专利9。第二种方法是木质素分离两步预处理法。先利用碱性有机溶液提取木质素,剩余收稿日期:2010-1230修订日期:2011-10-25的纤维素和半纤维素富集产物用于燃料乙醇的制备。提作者简介:王晓娟(1980-),女,大连理工大学和伊利诺伊大学联合培养博士研究生。大连大连理工大学化工与环境生命学部,116023。取出的木中国煤化工地膜、高分子化工Email:janefarefox(@gmail.com材料等功自※通信作者:李志义(1959—),男,甘肃天水人,博士,主要研究方向为本文CNMH钟原料分别考察半纤能源化工,超临界流体,超高压食品处理。大连大连理工大学,化工机械维素分离两步预处理法和木质素分离两步预处理法的处学院,116024。Emai:liy@dlut.edu.cn第5期王晓娟等:两步法预处理制备生物质燃料乙醇理效果,以期为扩展预处理工艺研究方向、实现生物精公司生产)。炼工艺提供数据参考。1.2.3酶水解柳枝稷和玉米秸秆经预处理后,剩余固体作为底物材料与方法进行酶水解。为促进酶与底物的充分接触,水解过程也1.1材料在C276控温摇床中进行,通过摇动可以实现酶溶液与底柳枝稷和玉米秸秆原料由美国伊利诺伊大学厄巴纳物的均匀混合。香槟分校( University of Illinois at Urbana& Champaign)柳枝稷的酶水解条件如下:固液比10%(质量分数)生物能源研究所提供。原料组分依据美国可再生能源实温度为50℃,pH值为5,水解时间为96h;摇床转速为验室的标准方法测定,结果为:柳枝稷各组分的质200rmn:纤维素酶和葡聚糖酶的用量分别为15FPU纤量分数为32%葡聚糖、28%木聚糖和17%木质素;玉米维素酶/g葡聚糖和40Ug葡聚糖秸秆各组分的质量分数为41%葡聚糖、20%木聚糖和17%玉米秸秆的酶水解条件如下:固液比7%(质量分木质素。柳枝稷的半纤维素含量较高,以其为原料考察数),温度为50℃,pH值为5,水解时间为96h;摇床半纤维素分离两步预处理法的处理效果;玉米秸秆的木转速为200min;纤维素酶和葡聚糖酶的用量分别为质素含量与半纤维素含量相近,以其为原料木质素分离15FPU纤维素酶/g葡聚糖和40U葡聚糖酶/g葡聚糖。两步预处理法。所有原料经 Thomas-Wiley磨盘( model4)FPU( filter paper unit)表示标准的 Whatman No1研磨,收集通过1mm网筛的生物质颗粒作为试验原料。滤纸单元,指在1min内,从一个标准滤纸单元中释放出纤维素酶( Spezyme CP)和葡聚糖酶(Novo1881/mol葡萄糖所需的酶用量。葡聚糖酶的活性单位U是购于 Sigma-Aldrich公司。酶活性的测定依据美国可再生指在1min内,将1umol葡聚糖转化为2umo葡萄糖的能源实验室的标准方法和相关参考文献完成31酶用量。乙醇(99%质量分数)和氢氧化钠(分析纯),购于纤维素转化率由下式确定美国 Fisher Scientific公司葡萄糖的最终浓度(g/D)×水解液的体积L)1.2方法与设备纤维素转化率1.2.1半纤维素分离两步预处理法11最初生物质中维素的含量)%半纤维分离两步预处理法的第一步,利用过氧化氢式中,1.11.纤维素的转化系数的碱溶液提取柳枝稷原料中部分半纤维素和木质素;第2.4检测仪器二步是热水法预处理。通过预试验确定试验条件如表水解液中的糖浓度和发酵抑制物浓度由高效液相色所示。谱仪(美国 Waters公司生产)测定液相色谱系统有e2695表1半纤维素分离和木质素分离两步预处理法的试验条件分离单元和 Waters2414检测单元组成。分离单元元件有:Table 1 Experimental conditions of hemicellulose separationAminex hPX-87P色谱柱(糖检测)和 Aminex HPX-8THtwo-step pretreatment and lignin separation two-step pretreatment色谱柱(抑制物检测); Carbo-P桥型保护柱。检测单元半纤维素分离两步预处理法木质素分离两步预处理法为示差折光检测器。固液比5%(质量分数);过氧固液比9%(质量分数);碱性乙醇柳枝稷和玉米秸秆在不同预处理阶段的样品(未处第一步(质量分数):处理时间16,24和79%乙醇(质量分数):温理的、第一步预处理后的和第二步预处理后的)经过不和36h:pH值为115:温度为度80c:时间2h:摇床转速同体积分数的乙醇溶液(25%、50%70%、95%和100%)第二步固液比125%(质量分数);去固液比10%(质量分数);去的梯度脱水处理后,经过超临界二氧化碳临界干燥器(型预处理离子水处理:温度121℃;处理离子水处理;温度为120,135号 Samdri-PVT-3D,美国 Tousimis Research Corporation时间30min150和165℃:时间30mi公司生产)干燥。和利用涡轮增压镀膜仪(型号 Denton第一步预处理和酶水解均在C276控温摇床(型号acum,美国 Moorestown生产)将干燥后的样品镀上金C276,美国 New Brunswick Scientific公司生产)中进行。/钯层,以便进行电镜检测。扫描电镜图片(SEM)利用第二步预处理的设备为灭菌锅(型号 STM-EL ELX,美环境扫描电镜(型号 Philips XL30 ESEM-FEG,荷兰FEI国 Market Forge Industries Inc. Everett公司生产)。Company生产)获得。1.2.2木质素分离两步预处理法2结果与分析木质素分离两步预处理法的第一步,利用碱性乙醇溶液去除玉米秸秆原料中部分木质素;第二步是利用管21半纤维素分离两步预处理法的结果与分析式反应器进行热水法预处理。通过预试验确定试验条件图1是在不同预处理条件下,柳枝稷水解过程的糖第一步预处理和酶水解反应在C276控温播床中进8度变化图,可见,在预处理时间相同的情况下,如表1所示。质量浓中国煤化工萄糖( glucose)在水行。第二步预处理设备有;不锈钢管式反应器,长解液中倒CNMHG1a中,第一步预处理178m,直径254mm;配置TC.8D温度控制仪的时间为16h时,当过氧化氢质量分数为1%时,水解液中SBL2D流化床(型号L2D,美国 Techne Inc. Burling最终的葡萄糖质量浓度为247g/L;当过氧化氢质量分数农业工程学报2012年葡萄糖·1%HO2·2%H!O2▲3%HQO2木糖a1%HO处理时间的延长,水解液中葡萄糖的最终浓度降低。在3%H2O225过氧化氢溶液质量分数为1%和2%时,也获得同样趋势。505050这是由于,当过氧化氢溶液浓度不变的情况下,延长预处理时间,随着半纤维素和木质素的部分去除,有一小部分纤维素也损失了。在3%质量分数的过氧化氢溶液处理16h时,纤维素的转化率达到最高值89%对水解液中木糖( xylose)的最终浓度而言(图1),在第一步预处理时间不变的情况下,预处理时间为16h和24h时,过氧化氢溶液浓度的提高对其影响不大。而水解时间/h当预处理时间为32h时,随着过氧化氢溶液的浓度升高,a.半纤维素分离预处理法(第一步预处理16h)水解液中木糖的最终质量浓度明显下降,分别为14g/L(1%过氧化氢溶液)、13g/(2%过氧化氢溶液)和9g则,+:m(3%过氧化氢溶液)。图2为在预处理过程中,不同阶段柳枝稷样品的电是20镜图片,可以看出半纤维素分离两步预处理法对生物质表面特性的影响。水解时间/hb.半纤维素分离预处理法(第一步预处理24h9包幅05050s0a.未预处理(500倍)水解时间/hc.半纤维素分离预处理法(第一步预处理32h)图1半纤维素分离两步预处理法对柳枝稷水解过程糖质量浓度的影响Fig 1 Effects on enzymatic hydrolysis of switchgrass pretreatby hemicellulose separation two-step pretreatment method为2%时,水解液中的最终葡萄糖质量浓度为29gLb.第一步预处理(500倍)过氧化氢质量分数升高到3%时,水解液中葡萄糖的最终浓度为31.3g/L。在第一步预处理时间为24h和32h时,糖浓度变化趋势相同。但在第一步预处理时间相同的情况下,过氧化氢质量分数从1%提高到2%时,水解液中葡萄糖的最终浓度有很大提高;而当过氧化氢质量分数从2%提高到3%时,水解液中葡萄糖的最终浓度提高幅度相对较小。由此可见,当过氧化氢质量分数达到一定值(高于2%)时,提高其质量分数对预处理效果没有明显作用。图1b中所示,过氧化氢质量分数为2%,当预处理时间为16h时,可以获得葡萄糖质量浓度为29gLc.第二步预处理(4000倍)注的水解液;当预处理时间为24h时,获得的水解液中的中国煤化工50C处理16h最终葡萄糖质量浓度为289gL:而当预处理时间为32h图2半纤HCNMHG段柳枝稷样品的电镜时,可以获得葡萄糖质量浓度为27g的水解液。由此分析图片可见,当过氧化氢溶液质量分数为3%时,随着第一步预Fig2 SEM images of switchgrass samples at different steps inseparation two-step pretreatment process第5期王晓娟等:两步法预处理制备生物质燃料乙醇如图2所示,未经处理的柳枝稷样品微粒表面光洁,表3不同预处理方法处理的玉米秸秆的糖产率11纤维呈束状,排列紧密,并且纤维束为粗大型,完全展Table 3 Sugar conversion yields of corn stover pretreated bydifferent methods!7-2i1现了纤维素、半纤维素和木质素紧密联结所形成的致密转化率%结构。当第一步预处理结束后,经过了碱性过氧化氢溶预处理方法预处理条件糖液浸泡,柳枝稷样品微粒表面呈杂乱状,粗大的纤维束35.9分散成相对较小的纤维束,并且整体结构松散,表面杂稀酸法固液比5%质量分数:49%质量分数稀硫酸:160℃:20min乱,可以推断木质素和半纤维素形成的纤维素保护层被热水法固液比16%质量分数;190℃; 15 min15%质量分数液氨破坏,纤维素暴露面积必然增大。第一步预处理所得固氨鄱环法25Mp350 mL min:60mim未提体残余物的组分分析结果表明,柳枝稷原料中99%的纤氨爆法湿度60%质量分数:氨与生物质维素和69%的半纤维素被保留,也证明了半纤维素的保质量比为100%:90℃;保压5minca(OH2与生物质质量比9135l8护结构被破坏这一推断。在第二步预处理之后,可以清石灰法为50%;55℃;4周晰看到生物质表面出现裂痕,粗糙不平,这十分有利于注:水解过程中酶用量为15FPU纤维素酶g纤维素酶与纤维素的充分接触。对这一固体进行组分分析,结比较可以看出,除了稀酸法,其他方法可以获得较高果表明,部分纤维素发生了降解,而在第二步预处理所的纤维素和半纤维素转化率。但其相对预处理条件也有一得的液体部分中,葡萄糖和木糖的质量浓度低于1g定的局限性:高温、需要保压、高湿度耗水、采用腐蚀性说明降解了的纤维素以多聚糖的形式存在于溶液中,因化学试剂或处理时间很长。这些问题也提高了预处理过程此第二步预处理对纤维素的晶体结构产生了一定的破坏设备的要求。综合来看,本文提出的木质素分离两步法预作用。处理条件相对要求较低,并且提高纤维素和半纤维素转化第一步预处理结束后,从所得的半纤维素和木质素率的方面还有一定进步空间,值得深入研究提取液中,依据相关参考文献的方法1,分离回收了80%以上的半纤维素。第一步预处理的最佳条件是在固液比为5%(质量分数)时,用3%质量分数的过氧化氢溶液处理柳枝稷16h,温度和p值分别为50℃和15。第一步预处理后,将混合物离心所得的上清液,可以用于分离提纯半纤维素,已有成熟相关的技术应用于工程领域。第二步预处理为灭菌锅处理,有通用的设备,所得的混合物可以直接进行酶水解。省略了传统预处理工艺后续的离心和去毒工序,a.未预处理(500倍)在一定程度上降低了过程的复杂性和成本。因此,半纤维素分离预处理法的工业应用具有一定的发展潜力。22木质素分离两步预处理法的结果与分析表2为木质素分离两步预处理法在不同条件下处理玉米秸秆所获得的葡萄糖和木糖的转化率。表2木质素分离两步预处理法的糖转化率Table2 Sugar conversion yield of com stover pretreated by ligninseparation two-step pretreatment method预处理条件转化率%b.第一步预处理(500倍)第一步预处理第二步预处理葡萄糖135℃如表1所述165℃可见,在第一步去除木质素之后,在相同处理时间情况下,随着第二步预处理温度的升高,葡萄糖和木糖转化率变化不是很大,最高的葡萄糖产率83%和最高木c.第二步预处理(2000倍)糖产率49%分别在135℃和150℃时获得。但最高的总糖浓度(葡萄糖和木糖)则在135℃时获得,葡萄糖和木糖TYHEm泪咖斗1?ET中国煤化工法不同阶段玉米的质量浓度分别为32gL和10gL。CAF小组以玉米秸CNMH图片秆为原料,考察了多种预处理方法的效果,其糖产率总Fig 3 SEM images of corn stover samples at different steps in结于表312lignin separation two-step pretreatment process农业工程学报2012年图3为在预处理过程中,不同阶段玉米秸秆样品的处理条件为3%过氧化氢溶液、处理时间16h时,可以获电镜图片,可以更直观的表明木质素分离两步预处理法得总糖浓度最高的柳枝稷水解液(31gL葡萄糖和14g/L对生物质的处理效果。未经处理的玉米秸秆纤维呈束状,木糖)。该水解液中的糠醛和HMF的浓度很低,低于检紧密联接在一起,表面相对较光滑。在第一步预处理过测系统的设定的最低质量浓度02g/L,不够定量;而乙后,部分木质素被碱性乙醇溶液溶解,从图3中可以看酸质量浓度为014g/L,远低于其浓度限制。在木质素分出,生物质表面变得粗糙,结构看起来松散,有孔洞的离两步预处理法试验中,当第二步预处理温度为135℃产生。在经过第二步预处理的玉米秸秆样品图片中,可时,可获得总糖质量浓度最高的玉米秸秆水解液(32gL以看到第二步热水法破坏了生物质纤维束的有序性,长葡萄糖和10g/L木糖)。其中,糠醛和HMF的浓度同样纤维束断裂成小段,生物质表面更加粗糙杂乱,可以推很低,不够定量;乙酸质量浓度为023gL。由此可见,断,经过两步预处理,纤维素、半纤维素和木质素联结这2种方法在获得较高纤维素转化率的同时,可以控制形成紧密结构被部分破坏,使得后续酶水解过程可以顺水解液中发酵抑制物的产生。这2种方法的第一步主要利进行。是对生物质原料进行浸泡处理,适当调整预处理过程的木质素分离两步预处理法的第一步预处理条件为利固液比,可以降低对生物质原料微粒尺寸的要求,这对用含有1%NaOH和70%乙醇(质量分数)的碱性溶液提降低过程工艺成本也有很好的效果。综上所述,半纤维取木质素及其降解物,最佳条件为温度80℃浸泡2h。所素分离两步预处理法和木质素分离两步预处理法具有很得的木质素碱性溶液经过溶剂回收和提纯处理,可以回大的发展潜力,值得进一步研究。收乙醇并制得木质素等高分子材料,相关方法正在进一步研究中。第二步预处理条件相对传统方法来说预处理4结论条件(如温度)降低了很多,即在135℃时热水法处理半纤维素分离两步预处理法和木质素分离两步预处理法对柳枝稷和玉米秸秆进行处理,结论如下:1)试验3讨论研究均获得了超过80%的纤维素转化率,与现有预处理方法相比较,其纤维素转化率略低,但其预处理过程的糠醛( furfural)、5-羟甲基-2-糠醛(5- hydroxymethyl条件(温度、压力和时间)要求也相对较低;2)这2种furfural,HMF)和乙酸( acetic acid)是3种生物质水解方法都降低了预处理过程中的温度条件,从而控制了半液中最常见的发酵抑制物。其中,糠醛和HMF是分别由纤维素和木质素的降解,降低了水解液中发酵过程抑制戊糖和己糖降解而来,是水解液中常见的抑制物四2]。它物的浓度;3)在获得可发酵的糖原料的同时,这2种方们在发酵过程中,可以被酵母细胞利用,进一步降解为法分别提取了部分半纤维素和木质素。小分子有机酸。酵母细胞可以将糠醛转化成糠基醇,虽不影响最终的乙醇产量,但会导致乙醇发酵停滞,从而致谢:本文试验工作主要是在美国伊利诺伊大学香降低乙醇发酵速度四-]。乙酸是由木聚糖降解而来,它主槟分校冯浩博士的实验室完成的·期间,中国国家留学要影响发酵系统的pH值,有研究者考察了这3种抑制物基金委员会和冯浩博士分别给予王晓娟同学2年和1年在发酵过程中,对不同发酵微生物产生的影响。在可利的资助,在此表示由衷的感谢用葡萄糖的微生物中,酵母细胞( saccharomyces[参考文献]cerevisiae Bakers yeast)具有其他酵母、真菌等微生物无 1] Zhan H H, Huang L L. Recent advances in lignocellulosic法超越的优越性,它可以耐受质量浓度为150g/L的乙醇,并且可以在完全缺氧的条件下生长24。Lee等的试验研究表明,当发酵液中糠醛和HMF浓度分别为65mmoL和Engineering(Transactions of the CSAE), 2011, 27(Supp 1)218-221进行发酵,其乙醇产率是理论产率的50%,而当发酵2WmcE,peBE.mRr, et al. Coordinated系统中乙酸质量浓度达到43g/L时,酵母生长的抑制程度达50%。大肠杆菌Ecol可以利用六碳糖和五碳糖Bioresource Tehnology, 2005, 96(18): 1959-196的混合溶液,但乙醇产率较低。有研究者进行细菌和酵③]王晓娟,王斌,冯浩,等.木质纤维素类生物质制备生物母基因重组的研究,以期结合两者的优点2。 Zaldivar乙醇研究进展[.石油与天然气化工,2007,36(6):452等以质量浓度为100gL木糖溶液为底物,考察了几种发酵抑制物对 E coli ly01的作用2829。结果表明,当糖Wang Xiaojuan, Wang Bin, Feng Hao et al. Research溶液中的乙酸浓度为283mmoL时,同样发酵时间获得dvancement of bioethanol preparation from lignocellulosic的乙醇浓度为纯糖溶液发酵的78%;当糠醛和HMF浓度中国煤化工as,200,366):452分别为39mmoL和36mmo/L时,对细菌生长也有一定CNMHG抑制作用。[4]靳胜英,张福琴,张礼安.木质纤维原料制乙醇原料预处在半纤维素分离两步预处理法试验中,当第一步预理技术[中国工程科学,2008,11(1):82-88第5期王晓娟等:两步法预处理制备生物质燃料乙醇199Jin Shengying, Zhang Fuqin, Zhang Li'an Pretreatment methodTechnol,2005,96(15):1967-1977of lignocellulosic materials for bioethanol production[]. 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Effect of organic acidssulfuric acid pretreatment of corn stover followed byand fermentation of ethanologenic Escherichia coli LYol[]enzymatic hydrolysis of the remaining solids[].BioresourBiotechnol Bioeng, 1999, 66(1): 24-33中国煤化工CNMHG200农业工程学报2012年Investigation of two-step pretreatment method for production ofethanol from lignocellulosic biomassWang Xiaojuan''2, Feng Hao, Wang Bin Li Zhiyi(1. Faculty of Chemical, Environmental and Biological Science and Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China;2. College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences, University of Illinois at Urbana Champaign, Urbana, IL 61801, USA)Abstract: For developing new pretreatment methods of fuel ethanol production, hemicellulose separation two-steppretreatment method and lignin separation two-step pretreatment method were investigated using switchgrass and cornstover. In the hemicellulose separation two-step pretreatment, a cellulose digestibility of 89% was obtained(Step I withthe condition of 2%wt H202, 50C and 16 h; Step 2 with the condition of 121C and 30 min), while in the ligninseparation two-step pretreatment, the highest cellulose digestibility of corn stover was 83%(Step 1 with the condition of1%wt NaOH, 70%wt ethanol solution, 80 C and 2 h; Step 2 with the condition of 135 C and 30 min). SEM micrographsshowed that the surface of biomass had been altered and the accessibility of enzymes had been improved. Hemicelluloseand lignin separated from the feedstock could be recovered for the production of value-added products. The resultsindicate that these two pretreatment methods have a promising future, and are very helpful for the industrialization offuel ethanol productionKey words: fuel, ethanol, lignocellulosic biomass, two-step pretreatment, digestibility中国煤化工CNMHG