1、生物質燃料乙醇進展    【摘要】闡述了國內外生物乙醇燃料研究進展，分析了其經濟、能源、環境、社會效益，肯定了其能源戰略地位，提出幾條實現我國生物燃料規模化發展的可行性建議以資借鑒。 Abstract: Advances of domestic and overseas biomass fuel ethanol is outlined in this paper. Having evaluated its economic, energy, environmental and social benefits, thereafter its importa

2、nce as a part of Chinese energy strategy had been confirmed. Finally, a feasible scheme for fuel ethanol production from biomass in large scale is suggested, used for reference. Key words: Syngas; Ethanol; Cellulose; Catalyst      全球變暖、化石能源日漸消耗引發了人們對新型、可再生能源的深刻思考。如巴西、美國、中國等國正積極開發

3、、利用生物質燃料乙醇生產技術。但如果一如既往以大量糧食生產燃料乙醇勢必和人“爭食”、“爭地”，造成人類生存隱患，走“非糧”路線是大勢所趨。其中，纖維素地球貯量豐富，其能量來自太陽，通過光合作用固定下來，取之不盡，用之不竭，各國正如火如荼地進行著相關研究 1-5。本文分析了燃料乙醇發展經濟、能源、環境、社會效益，肯定了其能源戰略地位，提出幾條實現我國生物燃料規模化生產的可行性建議以資借鑒。 1 國內外燃料乙醇發展概況         目前面臨化石能源危機，一些農產品豐富的國家正大力發展乙醇汽油供應市場。巴西從1975年開始實施

4、“燃料乙醇計劃”，以其富產甘蔗為原料，目前已形成1000多萬噸產能，替代了13車用燃料。為推廣燃料乙醇，美國制定了積極的經濟激勵政策，計劃從2006年至2012年，可再生能源燃料年用量從1200萬噸增加到2300萬噸。日本重點研究利用農、林廢棄物等植物纖維素制備燃料乙醇。歐盟、加拿大、菲律賓、墨西哥等國也在在積極進行著相關研究 1。       目前，中國是繼巴西、美國之后全球第三大生物燃料乙醇生產和消費國?！笆晃濉逼陂g將生產600萬噸生物液態燃料，其中燃料乙醇500萬噸。實踐證明我國過去以糧食為原料生產燃料乙醇，不符合國情，探索非糧能源資源

5、是大勢所趨 1。全國相關研究正如火如荼進行著，呈現一派“百花齊放，百家爭鳴”的景象。特別是籌建中的中國科學院青島生物能源與過程研究所，順應時代潮流而生，肩負歷史、國家使命，是集中力量辦大事的“國家隊”。 2 中國能源戰略        隨著全球變暖和化石能源消耗，人們對新型替代能源-乙醇的關注度日益上升，正成為許多國家新能源政策的重要組成部分。以此為契機，8年前中國上馬了燃料乙醇項目，也意在解決過剩陳化糧問題。經過1999-2005幾年間不懈努力，國家首批4家燃料乙醇定點生產企業完成了規劃建設的102萬噸產能，基本實現了“十五”提出的

6、“拉動農業、保護環境、替代能源”三大戰略目標。然而我國人口眾多，人均耕地少，用大量糧食生產燃料乙醇必然要和人“爭食”、“爭土地”，造成人類生存空間越來越小，不符合我國國情。因此，2006年12月國家發改委和財政部聯合下發了關于加強生物燃料乙醇項目建設管理、促進產業健康發展的通知要求生物燃料乙醇項目建設需經國家投資主管部門核準，未經國家核準不得增加產能 1-5。         在規劃實施中，國家采取國際通行做法，對燃料乙醇生產給予財政補貼和產業政策扶持。財政補貼額逐年減少，2007年每生產一噸燃料乙醇國家給予1373元補貼，

7、到2008年底將采取彈性補貼方式以盡可能避免企業虧損 1。未來工作依據是國家生物燃料乙醇及車用乙醇汽油“十一五”發展專項規劃，其總體思路是積極培育石油替代市場，促進產業發展；根據市場發育情況，擴大發展規模；確定合理布局，嚴格市場準入；依托主導力量，提高發展質量；穩定政策支持，加強市場監管。其基本原則有7條：因地制宜，非糧為主；能源替代，能化并舉；自主創新，節能降耗；清潔生產，循環經濟；合理布局，留有余地；統一規劃，業主招標；政策支持，市場推動 1?！笆晃濉逼陂g我國將生產600萬噸生物液態燃料，其中燃料乙醇500萬噸。這一產量的制定主要取決于全國用于非糧生產的鹽堿地和荒地面積 1。并且國家將繼

8、續實行生物燃料乙醇“定點生產、定向流通、市場開放、公平競爭”的相關政策 1。 3 燃料乙醇效益         燃料乙醇是通過對乙醇進一步脫水，再加上適量變性劑制成。目前，中國試點推廣的E10乙醇汽油是在汽油中摻入10純度達99.9以上的乙醇制成 2。簡而言之，燃料乙醇發展實現了“十五”規劃中提出的“拉動農業、保護環境、替代能源”三大戰略目標 1，不僅部分解決了汽油緊張，拉動了大宗農產品的消費，為農民增加了收入，也促進了國家可持續發展戰略。乙醇燃燒值僅為汽油2/3，但其分子中含氧，抗爆性能好，取代傳統MTBE為汽油抗爆、增氧

9、添加劑，避免了其毒害性 (致癌，地下水污染)，具有優良能源、環保效益。如汽油中乙醇添加量l5時，對汽車行駛性能無明顯影響而尾氣中溫室氣體含量降低30-50。添加10，其辛烷值可提高2-3倍，還可清潔汽車引擎，減少機油替換使其動力性能增加 3。事非偶然，聯合國工業發展組織就在維也納乙醇專題討論會上提出：“乙醇應該被當作燃料和化工原料永久的和可供選擇的來源” 3。 4 燃料乙醇生產原料         一次能源必將耗竭，研究、開發可再生能源勢在必行。以混配乙醇汽油 (E10乙醇汽油) 為例，每用1000萬噸就可節省1O0萬噸汽油

10、，而要提煉這些汽油至少需要300萬噸原油，足見乙醇的能源戰略地位 1。        燃料乙醇生產原料主要有玉米 (美國)、甘蔗(巴西)、薯類、谷類等。不同原料全生命周期的能量效益也不同，由高到低依次是甜甘蔗、甜高梁 > 木薯 > 玉米、小麥。如巴西甘蔗能量比達到18以上，玉米、小麥等糧食作物及木薯、甘薯大約是11.31.4，產生正效益 1。然而以糧食為原料，勢必與人“爭糧”、“爭地”，利用非糧資源是大勢所趨。非糧資源包括木薯、甘薯、甜高梁，還有大量糧食作物秸稈，農業、工業、生活廢料等纖維素、半纖維素、木素及其它可用生物有

11、機質資源。其中，纖維素是地球上貯量最豐富的有機物，其能量來自太陽，通過植物光合作用固定下來。每年地球上由光合作用生成的植物體總量達1.5×l011 kg，40是纖維素。按全球人口平均，每人每天可分攤到56 kg。日本就重點研究利用農、林廢棄物等植物纖維素制備燃料乙醇 3。如我國過去以玉米為原料生產燃料乙醇，成本相對要高，不符合人多地少的國情。因此，現階段國家對生物燃料乙醇項目建設實行核準制?！笆晃濉睂ｍ椧巹澮笕剂弦掖忌a走“非糧”路線。此外，歐盟、加拿大、菲律賓、墨西哥等國也正如火如荼地進行著相關研究 1。 5 燃料乙醇生產路線     &

12、#160;   對于生物質衍生合成氣制乙醇有并存、競爭的化學法、生物法兩種轉化技術：       （1）生物法：纖維素、半纖維素，酸解或酶解或發酵單糖 (五碳、六碳糖)，化學、酶催化及微生物發酵乙醇          （2）化學法：纖維素、半纖維素、木素及其它生物體有機物，熱解合成氣 (H2, CO)，化學或酶催化或微生物發酵乙醇         在某些方面，化學法好比西藥，強

13、烈、見效快，生物法好比中藥，溫和、見效慢。兩種方法“各有千秋”，其制約因素是成本和高效、廉價催化劑、酶和合適微生物的開發等關鍵技術。總而言之，生物法具有選擇性、活性好、反應條件溫和等優點，但原料利用率低、反應時間長、產物濃度低及酶、微生物活性易受影響且纖維素降解和單糖轉化所需酶、微生物適于不同反應條件，不能很好耦合。相比，化學法具有原料利用率高、反應時間短、催化劑構成簡單、沒有嚴格反應條件限制等優點，但為高溫、高壓過程，對設備要求高 1-5。 6 能效分析         生物質直接燃燒熱效率很低，只有10左右，而將它們轉化

14、成氣體或液體燃料 (甲烷、氫氣、乙醇、丁醇、柴油等) 熱效率可達30以上，緩解了人類面臨的資源、能源、環境等一系列問題 4。其次，乙醇燃燒值僅為汽油2/3，但分子中含氧，用作汽油添加劑抗暴性能好、低排放，可提高其辛烷值2-3倍，還能使汽車動力性能增加等 3。 7 經濟分析        目前中國試點推廣的E10乙醇汽油價格按國家同期公布的90號汽油出廠價乘以價格系數0.911。90號汽油目前出廠價不到5000元/噸。由于玉米價格上漲導致生產成本增加，每銷售1噸燃料乙醇要虧損數百元且在汽油多次提價之前，每噸虧損一度達到了1000多元 2

15、。此外，燃料乙醇定價機制不合理，有兩個“倒掛”，不能充分體現其價值：一是油價倒掛，我國原油價格和國際市場接軌，但成品油沒有實現接軌；二是燃料乙醇產品價格倒掛。原本成品油價格就低，再乘以0.911所形成的價格對燃料乙醇經濟性就很差。另外，以燃料乙醇取代高價MTBE，而燃料乙醇各項指標接近或優于MTBE，價格更高才合理，但并非如此，從技術上也沒有充分體現其經濟性。就目前生產工藝而言，燃料乙醇生產成本本來就很高再加上定價機制不合理，導致生產企業嚴重依賴于國家財政補貼 1。 建  議        要實現我國生物燃料規?；a，關鍵要解決好資源、技術、市場、國家投資、價格和稅收政策四個環節問題；在盡量不與糧食作物爭地的情況下，積極開發非糧原料種植基地；努力開發自主知識產權，爭取生產技術、設備國產化；延長產業鏈，除燃料乙醇外生產如乙酸乙酯、乙烯、環氧乙烷等化工產品。這樣，實現了對資源綜合利用，“吃干榨盡”，大大提高了農產品附加值，也在一定程度上減少了企業虧損。 參考文獻 1 秦鳳華. 燃