随着社会经济的繁荣发展和科学技术的快速进步,化石燃料在推动世界文明前进的同时,也带来了其储量减少、环境污染等不可避免问题。作为替代能源解决方案之一的生物质燃料乙醇,因其环境友好性、可再生性等特点成为世界各国关注的焦点。使用以农林废弃物为代表的木质纤维素生产的燃料乙醇,因其不与人争粮、不与粮争地等特点,更成为未来生物质能源发展的方向。菊芋抗逆性强,可以生长在粮食作物不能生长的土地上。本工作研究了从菊芋秸秆到燃料乙醇转化的全过程。首先使用响应面法优化了菊芋秸秆的碱-过氧化氢预处理条件(2%的Na OH联合4%H2O2)。通过扫描电镜、红外光谱以及热重分析等表征手段展现了预处理后的菊芋秸秆的组分和结构的变化,阐明其更容易被酶解的原因。在分批补料补酶至30%的高固液比条件下,同步糖化发酵(SSF)得到了55.65g/L的乙醇,比分步糖化发酵(SHF)提高了36.5%,是文献报道中利用菊芋秸秆发酵生产乙醇最高的终点乙醇浓度。玉米秸秆作为粮食作物秸秆,因其产量巨大而成为主要的木质纤维素原料。其预处理环节成本占纤维素乙醇成本的很大部分,需要开发高效低廉的预处理方法。本工作利用自主设计的高温高压预处理设备,开发了三项新型的玉米秸秆预处理技术。1)高固液比-高温酸预处理:对固液比和预处理温度进行优化,在20%固液比、180℃、1.5%硫酸高温酸预处理情况下取得了最高的乙醇浓度10 g/L。2)固体碱法预处理:直接将秸秆粉末与固体碱按照5:1的比例混合,通入蒸汽加热130℃处理30 min。比使用2%碱溶液的预处理体系节省了83%的蒸汽量,减排91%的废水。3)汽油预处理:使用50%的汽油或者烷烃预处理后,减少了一半的用水量,不仅维持了较好预处理效果,还大幅度降低了污水排放量。这些工艺为开发低成本高效的木质纤维素预处理技术提供了重要的参考。