燃料乙醇，又叫生物乙醇，是指通過生物處理過程得到的乙醇。如今乙醇已有95%是生物乙醇，只有5%是由原油、天然氣或煤炭生產的。目前，乙醇生產主要以澱粉類（糧食作物為主，如玉米、木薯等）和糖類（如甘蔗、甜菜等）作為發酵原料，采用微生物法發酵生產乙醇技術已成熟，但是高昂的原料成本使糧食發酵生產乙醇的工業應用受到限制，同時存在與人爭糧或與糧爭地等弊端，因此尋找新的原料勢在必行。
纖維素（cellulose）是地球上最豐富的可再生資源，據測算年總產量高達1500×108t，其中蘊儲著巨大的生物質能。我國每年作物稭稈（如稻草、麥稈等）的產量可達7×108t左右（相當於5×108t標煤）。纖維素是壹種多糖物質，每個纖維素大分子是由n個葡萄糖殘基（葡萄糖酐），彼此以1-4甙鍵（氧橋）聯結而形成的。如圖16.1所示。
圖16.1 纖維素結構示意
纖維素在常溫下不發生水解，高溫下水解也很緩慢。只有在催化劑的作用下，纖維素的水解反應才顯著進行，常用的催化劑是無機酸或纖維素酶。纖維素酶在生物乙醇轉化過程中起著非常重要的作用，可將纖維素、半纖維素水解成葡萄糖，為轉化為乙醇提供豐富的底物；自然界中的酵母和少數細菌能夠在厭氧條件下發酵葡萄糖生成乙醇。其中，纖維素酶水解方程式如下（牟曉紅，2009）：
木黴生物學
利用纖維素酶將天然纖維素降解成葡萄糖的過程中，必須依靠纖維素酶的3種組分協同作用完成，即纖維素大分子首先在內切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.4，也稱Cx酶、CMC酶、EG）和外切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.91，也稱Cl酶、纖維二糖水解酶或CBH）的作用下降解成纖維二糖，再進壹步在纖維二糖酶（EC3.2.1.21，也稱β-葡萄糖苷酶或CB）作用下生成葡萄糖。
目前，國內外以植物纖維素為原料生產燃料乙醇的各種工藝中，主要有四種糖化發酵工藝，分別是分段糖化與發酵（SHF）、同步糖化發酵（SSF）、同步糖化***發酵（SSCF）和聯合生物加工工藝（CBP）。SSCF工藝可以在同壹發酵罐中同時進行纖維素酶水解和C5糖和C6糖的發酵，該工藝不僅有利於緩解葡萄糖對纖維素酶的反饋抑制作用，節省設備投資，還有利於發酵液中乙醇的積累，提高發酵液中最終的乙醇濃度，降低乙醇回收單元中乙醇蒸餾的能耗，大幅度降低生產成本。利用纖維素生產生物乙醇的同步糖化***發酵過程圖如圖16.2（Carlos Sáez，2000）。
許多微生物都會產生纖維素酶，但最適合於水解纖維素的酶來自於木黴。T.reesei是世界上研究和應用最廣泛的纖維素酶工業微生物，它的優點在於它的酶系纖維素酶活性高並且能生產大量的胞外蛋白，它的酶系中60%以上的蛋白是外切酶（CBH），對於結晶性纖維素有很強的降解能力。
圖16.2 纖維素原料生產乙醇示意
1998年，南京林業大學在黑龍江建成了完整的植物纖維生產燃料乙醇中試生產線，該生產線日處理農林植物纖維5t（日產乙醇0.8t）。風幹植物纖維經蒸汽爆破預處理，纖維素酶制備所用菌株是T.reesei和酵母菌NL05，纖維素酶的制備在20m3的生物反應器中進行，T.reesei以汽噴料為碳源，在壹定的攪拌速度和通風量下合成纖維素酶，完成壹個產酶周期後酶液用於剩余汽噴料的水解。植物纖維的酶水解在2臺32m3的反應器中進行，每天取汽噴料的10%用於纖維素酶的制備，產生的纖維素酶酶解剩余90%的汽噴料。酶解溫度（50±1）℃、酶解初始 pH 值4.80。戊糖己糖同步乙醇發酵菌株是畢赤酵母NL02，酶水解液的乙醇發酵在壹臺5m3的發酵罐中進行。植物纖維汽噴料在纖維素酶的作用下降解成單糖後，經過壓濾和洗滌得到壹定濃度的水解糖液，水解糖液中的戊糖和己糖被酵母在限制性供氧條件下同步發酵成乙醇。
美國能源部與諾維信合作，投資3000萬美元進行纖維素水解酶的開發，研究將玉米稭酶解成糖，再發酵制乙醇；還與DOE合作建設年處理玉米稭200t、生產燃料乙醇6900gal的中試裝置，其生產技術分以下幾步：先將玉米稭粉碎，用1.1%硫酸預處理；然後加木黴纖維素酶糖化36 h，使纖維素90%轉化成葡萄糖；將糖漿冷卻至41℃，連續發酵得到濃度為7.5%的乙醇；經蒸餾分子篩吸附脫水，生成99.5%乙醇，廢渣經幹燥用作燃料。
另外，Stevenson等（2002）報道了利用木黴直接發酵纖維素生產乙醇的方法，這更擴展了木黴發酵生產乙醇的途徑。他們從牛糞中分離到壹株木黴菌A10，該菌株在厭氧條件下可以將纖維素或者糖類物質直接轉化為乙醇，在纖維素含量為50g/L的MM培養基中厭氧培養，乙醇產量為0.4mg/L，通過優化培養條件，采取分階段預培養和深層厭氧培養後乙醇產量可達2g/L，以葡萄糖作為碳源乙醇產量最高可達5g/L，但以木糖作為碳源，乙醇產量最低。