由于能源和环境危机，寻找新型的可替代能源，尤其是可再生能源已引起全球的高度关注。将以纤维素废弃物为原料生产的燃料乙醇作为内燃机燃料，对减少固体废弃物、减少环境污染、减小对进口石油的依赖、保障能源安全具有重要的意义，并可基本实现二氧化碳(温室气体)的零排放。 本文依托国家高新技术发展计划(863)"纤维素废弃物制取乙醇技术"，成功提出了双酸水解纤维素废弃物制取乙醇新工艺，并进行了系统的实验和理论研究，降低了水解过程中的能耗，提高了单糖收率，解决了废水排放问题，实现了水解用水的内部循环，基本实现了纤维度废弃物制取乙醇的绿色生产，同时开展了水解残渣催化气化制氢研究。 以玉米秸秆为原料对双酸水解过程中反应温度、反应时间、酸浓度和液固比四个因素对可发酵单糖浓度和收率的影响进行了研究。综合各方面因素得出：低温段反应温度120℃，高温段反应温度165℃，低温段反应时间25min，高温段反应时间为15min，酸浓度为1wt％，液固比为8是较优的纤维素废弃物双酸水解制取乙醇的反应条件。研究了双酸水解反应过程中半纤维素水解对纤维素水解的影响和液体流动对水解反应的影响机理，提出了在水解过程中半纤维素水解促进纤维素水解反应的发生和在一定范围内液体流动促进了水解反应发生的观点。 研究并建立了双酸水解纤维素废弃物制取乙醇工艺的数学模型，纤维素和半纤维素的水解符合准一级不可逆动力学模型，半纤维素分为易水解半纤维素和难水解半纤维素两部分。通过实验验证了该模型具有较好的吻合性。 对酿酒酵母和管囊酵母在双酸水解液中的生长和发酵能力进行了研究，得出酿酒酵母抵抗恶劣环境的能力较管囊酵母强。并以酿酒酵母为菌种，研究了发酵温度、发酵温度、PH值和菌种接种量对双酸水解液发酵的影响，得出较佳发酵温度范围为33～37℃，48小时为较佳的发酵时间、较适宜发酵PH值范围为4~5，较适宜接种量为10％左右。以酿酒酵母发酵双酸水解液时，葡萄糖转化为酒精的产率可达到92.5％。 开展了水解液发酵后废液处理的研究，结果表明铁屑还原法预处理后生化法降解能有效去除精馏废水中的抑制剂，降低废水的COD。 为了进一步提高双酸水解纤维素废弃物制取乙醇技术的经济性和消除该技术过程种产生的固体废弃物，利用自行研制的Ni/改性白云石催化剂，开发了水解残渣催化气化制取氢气技术，并研究了主要反应参数对水解残渣催化气化中气体组分和氢产率的影响。在试验范围内除催化温度对氢产率的影响一直是单调增加的外，其余三个参数都有较适宜值，气化温度为800℃～850℃，催化剂粒径为2～3mm，S/B为1.5～2.0。对水解残渣和木屑两种原料催化气化制氢结果进行了比较，得出水解残渣是一种较好的制氢原料。通过共沉淀法向煅烧白云石中添加氧化镁改性白云石，在催化活性几乎不变，改性后的白云石抗碎强度和耐磨性能均大幅度提高。