本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)領域，具體涉及一種利用能源草制備沼氣和紙漿的方法。

背景技術：

能源草系指一類以禾本科植物為主的，一年生或多年生的，高產(chǎn)量、高纖維素含量的能源植物。在生物能源領域有廣泛的應用，但尚未形成完整、合理的體系，因此能源草的價值沒有得到最大化的利用。

紙漿是以植物纖維為原料，經(jīng)不同加工方法制得的纖維狀物質(zhì)。可根據(jù)加工方法分為機械紙漿、化學紙漿和化學機械紙漿，它是造紙的基本原料。通常用以制漿原料的植物可分為4大類：莖干纖維類、韌皮纖維類、種毛纖維類和木材纖維類，其中的莖干纖維類資源遠不能滿足日益發(fā)展的制漿造紙工業(yè)的需要。每年我國所需的紙、韌皮纖維類、種毛纖維類和木材纖維類，都存在原料不足的問題，其中尤以木材纖維類為最重要。目前我國木材紙漿40%以上需要從國外進口。

沼氣是有機物質(zhì)在厭氧條件下，經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用而生成的一種混合氣體，它的主要成分是甲烷和二氧化碳，還有少量的氮、氫和硫化氫等氣體。沼氣是純化后的高濃度甲烷，也是一種可再生能源，性質(zhì)與天然氣相似。沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農(nóng)副產(chǎn)品、供暖、 照明和氣焊等外，還可作內(nèi)燃機的燃料以及生產(chǎn)甲醇、福爾馬林、四氯化碳等的化工原料。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種利用能源草制備沼氣和紙漿的方法，在利用能源草生產(chǎn)沼氣的同時也生產(chǎn)出紙漿，擴寬了能源草的利用范圍，構(gòu)筑了一個多方向綜合利用能源草的系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種利用能源草制備沼氣和紙漿的方法，以能源草為原料生產(chǎn)沼氣和紙漿，包括如下步驟：

1) 將新鮮能源草先粉碎成0.1~5cm，然后通過機械壓榨分離成草汁和草渣；

2) 能源草草汁制備沼氣：將步驟1)中分離得到的草汁進行沼氣發(fā)酵，溫度30 ~ 55℃，總干物質(zhì)含量為3 ~ 20wt.%，然后每隔3~ 10天進行一次進出料；

3) 能源草草渣制備紙漿：取步驟1)中分離得到的草渣進一步除雜、粉碎后，在超聲波反應釜中加入水、混合酶，混合酶濃度為1~100mg/g，超聲波頻率10~100khz，先在40 ~ 70℃溫度下反應1~5h后，升溫至90 ~ 120℃再反應1~5h，再經(jīng)過磨漿、洗滌、篩選和脫水得到紙漿。

其中，所述的能源草為狼尾草屬植物、 擬高粱、甜高粱、蘆竹、蘆葦、類蘆、斑茅、彼特草、蘇丹草、五節(jié)芒、荻、芒、野古草、石芒草、青貯玉米、香茅、互花米草、大米草、柳枝稷中的一種或幾種。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于：提供了能源草的多種利用方向，在利用能源草汁發(fā)酵制備沼氣的基礎上，同時生產(chǎn)紙漿，形成一種農(nóng)業(yè)上綜合利用能源草的系統(tǒng)。本發(fā)明能夠高效的地利用能源草，草汁單獨發(fā)酵的效率要高于直接利用能源草發(fā)酵。本發(fā)明全過程零污染，不會產(chǎn)生任何污染環(huán)境的產(chǎn)物。本發(fā)明具有突出的創(chuàng)新性和實用價值。

具體實施方式

實施例1

下面用10噸巨菌草（狼尾草屬植物，干物質(zhì)含量25%）為實例進一步闡述本發(fā)明的具體實施方式，本發(fā)明包括但不限于以下實例。

1）將新鮮巨菌草先粉碎成3cm，然后通過機械壓榨分離成草汁和草渣；

2）巨菌草草汁制備沼氣：將步驟1)中分離得到的巨菌草草汁進行沼氣發(fā)酵，溫度55℃，總干物質(zhì)含量為10wt.%，然后每隔3天進行一次進出料，產(chǎn)生的沼氣可以直接應用到實際生產(chǎn)， 也可以提純到甲烷濃度97%以上制備生物天然氣。

3) 巨菌草草渣制備紙漿：取步驟1)中分離得到的草渣進一步除雜、粉碎后，在超聲波反應釜中加入水、混合酶，混合酶濃度為10mg/g，超聲波頻率70khz，先在55℃溫度下反應2h后，升溫至110℃再反應2h，再經(jīng)過磨漿、洗滌、篩選和脫水得到紙漿。

紙漿可進一步生產(chǎn)出書寫紙、生活用紙和新聞用紙等。

應用本發(fā)明10噸干物質(zhì)含量25%巨菌草，3天可以生產(chǎn)甲烷含量55%以上的沼氣500立方米，同時可以生產(chǎn)出1.5噸干物質(zhì)的紙漿，大大提高了生產(chǎn)效率，提升了巨菌草的經(jīng)濟價值。

實施例2

下面用10噸青貯玉米（干物質(zhì)含量35%）為實例進一步闡述本發(fā)明的具體實施方式，本發(fā)明包括但不限于以下實例。

1）將新鮮青貯玉米先粉碎成5cm，然后通過機械壓榨分離成草汁和草渣；

2）青貯玉米草汁制備沼氣：將步驟1)中分離得到的青貯玉米草汁進行沼氣發(fā)酵，溫度37℃，總干物質(zhì)含量為12wt.%，然后每隔7天進行一次進出料，產(chǎn)生的沼氣可以直接應用到實際生產(chǎn)， 也可以提純到甲烷濃度97%以上制備生物天然氣。

3) 青貯玉米草渣制備紙漿：取步驟1)中分離得到的草渣進一步除雜、粉碎后，在超聲波反應釜中加入水、混合酶，混合酶濃度為20mg/g，超聲波頻率50khz，先在50℃溫度下反應1.5h后，升溫至120℃再反應1.5h，再經(jīng)過磨漿、洗滌、篩選和脫水得到紙漿。

紙漿可進一步生產(chǎn)出書寫紙、生活用紙和新聞用紙等。

應用本發(fā)明10噸干物質(zhì)含量35%青貯玉米，7天可以生產(chǎn)甲烷含量55%以上的沼氣450立方米，同時可以生產(chǎn)出2.5噸干物質(zhì)的紙漿，大大提高了生產(chǎn)效率，提升了青貯玉米的經(jīng)濟價值。

以上所述僅為本發(fā)明的2個實施例， 凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾， 皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。