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传统的第一代生物乙醇给料主要是玉米和甘蔗，由于目前食物的短缺以及价格问题并不能满足当前的生物乙醇的巨大需求。因此对于第二代生物乙醇的生产具有重要意义。生物质乙醇的生产面临着巨大的挑战和障碍如：原料的预处理方法，提高酶解率以及通过有效途径提高生物质乙醇的生产率。本研究通过激光等离子催化秸秆纤维素发酵生物质乙醇进行了全面系统的研究。为了降低生物乙醇的生产成本，需要打破生物质降解屏障而使生物质到生物质乙醇的转化更加有效。CO2激光等离子催化能够打破秸秆纤维素材料的物理屏障以及降低秸秆纤维素的颗粒度。为了说明CO2激光等离子催化的作用机制，通过傅里叶红外变换和扫面电镜对经过CO2激光等离子催化的秸秆纤维素表面进行分析。结果说明了CO2激光等离子催化能够有效的增强秸秆纤维素材料到生物质乙醇的转化。CO2激光等离子催化与超声波预处理相比，能够明显的增加秸秆纤维素的糖化率，糖化率达到了27.75%，是超声波预处理秸秆纤维素的糖化率的1.34倍。这说明了CO2激光等离子催化比超声波预处理更加有效。CO2激光等离子催化可以提高秸秆纤维素生产单糖的酶解效率。利用响应面方法（RSM）在三因素，三水平上进行研究分析，通过Box–Behnken design （BBD）方案设计对响应面进行优化处理，通过实验结果进行优化得到最佳实验参数为：预处理时间为67.53min，CO2激光预处理功率为264.33W，实验液固比为21.29:1（mL/g）.在这个反应条件下，纤维素酶酶解产物中总还原浓度达到了4.941mg/mL。经过CO2激光等离子催化的秸秆纤维素的酶解产物中酶解率从14.47%提高到了30.84%。扫描电镜分析也说明了CO2激光等离子催化能够使得秸秆纤维素表面更加粗糙和多孔结构，从而提高纤维素酶的可及度，增加产物中还原糖含量。利用经过激光等离子催化的秸秆纤维素与纤维素酶进行吸附实验，通过兰格谬尔Langmuir吸附等温方程公式进行变换，得到纤维素酶CBD吸附区对秸秆纤维素的吸附方程，在纤维浓度对纤维素酶吸附实验中测得纤维素酶蛋白中能与秸秆纤维素进行结合的最大蛋白分数α值约为0.43，结果表明了与秸秆纤维素纤维有效结合的纤维素酶蛋白占总酶蛋白制剂的43%。在不同纤维素酶酶浓度对经过激光等离子催化的秸秆纤维素吸附作用过程中计算得到单位重量秸秆纤维素纤维能够最大吸附结合的纤维素酶酶量m（g酶/g秸秆纤维素纤维）值为0.111，这说明了其每克激光等离子催化秸秆纤维素纤维最大结合纤维素酶蛋白量可达到111mg。然后通过研究激光等离子催化秸秆纤维素纤维的纤维素酶酶解过程，推出了秸秆纤维素的酶解量与酶解反应时间和纤维素酶的基本动力学方程，并解得纤维素酶酶解反应方程中的参数k、k′、K′和Ymax值，然后对秸秆纤维素的酶解反应过程进行有效的预测以及控制。利用超滤膜组件对经过酶解以后的纤维素酶蛋白回收利用，选定了利用PS30中空纤维膜作为膜组件进行内压式超滤方式对纤维素酶蛋白进行回收利用。研究PS30中空纤维膜对超滤过程中截留液和透过液中总还原糖和纤维素酶蛋白的影响，结果说明了PS30中空纤维膜对纤维素酶的回收利用具有很高的应用价值。在经过超滤过程以及纤维素酶的重复利用之后纤维素酶的回收率达到了78%左右。通过单因素以及响应面对固定化酿酒酵母的乙醇产率影响分析发现生物质乙醇产率的最佳工艺条件为：经过酶解秸秆纤维素添加量为0.20%，酿酒酵母添加量为2.08%，发酵液的初始pH值为4.57，在此响应面优化条件下，CO2激光等离子催化秸秆纤维素的酶解液的发酵产物中生物质乙醇的产率达到了理论值的84.29%。