生物燃料乙醇产业开发现状.doc

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生物燃料乙醇产业开发现状及其问题探讨
摘要石化资源的溃乏以及其飚升的价格使得今天生物能源的研究越来越受到关注。在对生物质燃料乙醇生产技术等进行综述的基础上，比较我国与世界先进水平的差距，并对其产生的问题进行探讨和思考。
关键词生物质燃料乙醇；燃料乙醇生产技术；能源；粮食
自20世纪70年代以来，在全世界范围内爆发的几次石油危机，直接激发了全人类对可再生能源开发的重视和尝试，而大气环境污染问题也越来越多地受到世界各国的关注。研究表明，酒精燃料不仅是一种极佳的替代能源，还具有很好的环保效果。因此，在石油价格高涨、汽车尾气困扰城市大气环境的双重背景下，推广乙醇汽油也就成了大势所趋。生物质燃料产业也作为一个新兴产业出现并迅速发展。对于正在进行社会主义新农村建设的中国来说，发展生物质燃料产业显得尤为重要，但目前生产规模还很小，要进行规模化、产业化发展还存在一些障碍。生物质燃料产业是指利用可再生或循环的有机物质[1]，包括农作物、树木和其它植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物，以及利用边际性土地和水面种植能源植物为原料，通过工业性加工转化，进行生物燃料和生物能源生产的一种产业，具有可持续性、生物质数量巨大、利用形式多样性等特征。
1燃料乙醇生产技术现状及中国差距
燃料乙醇的生产工艺根据原料工艺路线的不同，可分为合成法（即乙烯水合法）和发酵法（也称生物法）两种。近年来，由于乙烯价格上涨，生物发酵法成为世界范围内生产燃料乙醇的最重要途径。从原料角度，可将世界燃料乙醇生产技术分为甜蜜类、谷物淀粉类和纤维类三类，美国主要以玉米为原料生产燃料乙醇；中国以玉米、陈化小麦等为主要原料生产燃料乙醇；巴西以甘蔗为主、欧盟以甜菜为主生产燃料乙醇；日本则以农、林废弃物等未利用资源直接发酵生产燃料乙醇。
1.1以淀粉类、糖蜜类为原料的燃料乙醇生产技术
在国外已经十分成熟，并进入规模化、商业化生产阶段。当前，世界各地燃料乙醇制造的原料主要来自糖原料和淀粉类原料，在这方面的研究基础也最为雄厚。美国在过去数十年中不断将先进的技术应用到发酵工厂，目前生产燃料乙醇的原料成本降低了2/3，关键的发酵技术已达到相当高的水平。到21世纪初，巴西的乙醇生产效率已经翻了3番，生产成本已从每升60美分降至约20美分，具有充分的市场竞争力。目前，中国以淀粉类为原料生产燃料乙醇的技术也较为成熟，吉林、黑龙江、河南和安徽的四家企业作为首批国家级燃料乙醇产业试点基地已投入规模化生产运行，但成本依然偏高，已成为制约规模扩大的最大问题。2007年中国科学院成都生物所承担的“甘薯高效快速燃料乙醇发酵技术”课题通过专家验收，已获得高浓度乙醇发酵酵母菌株，并研发出高浓度乙醇发酵技术。
国内以糖蜜类为原料的生产技术，还处于试验示范阶段。2005年国家决定，在863计划生物和现代农业技术领域启动“生物能源技术开发与产业化”项目，重点攻克生产燃料乙醇、生物乙醇制取乙烯等面临的共性关键技术。其中，在燃料乙醇关键技术研究与产业化方面，就有以甘蔗、甜高粱等糖质原料为基础的燃料乙醇生产关键技术及共性支撑技术等，中国农业科学院甜菜研究所、黑龙江大学等单位做了一定工作，但技术仍较薄弱。
1.2以纤维素为原料的燃料乙醇生产技术
木质纤维素是地球上最丰富、最廉价的再生资源。长期以来，国内外专家一直艰难地探寻用木质纤维素制取燃料乙醇的高效技术，攻关重心聚焦于原料的预处理，研发高效低成本的预处理技术和培育筛选能将纤维素类物质进行有效发酵的微生物是各国科研的首要问题，近年来不断取得新进展。
国外以纤维素为原料的燃料乙醇生产技术水平领先，但仍然处于工业化试验阶段。美国、日本、加拿大、瑞典等发达国家高度重视用生物质纤维作为原料生产燃料乙醇，并投入了大量人力和财力。迄今为止，全世界已经有几十套纤维质原料经纤维素酶水解成单糖的中试生产线或小试生产线，大部分是以乙醇为最终产品。但是，由于纤维类物质的特殊构造及纤维素酶的水解效率较低，导致纤维素酒精生产成本高，无法与粮食酒精相竞争。美国农业部的首席经济学家KeithCollins指出，目前木质纤维素乙醇的生产成本远高于玉米生产乙醇。目前，世界上还没有一家工业规模利用纤维质原料生产燃料乙醇的企业，以纤维素制乙醇的半商业化工业化试验投资风险还相当大。目前，中国正在进行以纤维质原料生产燃料乙醇的基础研究，并取得了一批可喜的突破，但是小试或中试生产线还没有完全建立，纤维素酶研究处于探索阶段，远没进入降低生产成本阶段，与国外还有较大差距。技术瓶颈仍然是限制我国生物质产业发展的一大因素[2]。
2中国燃料乙醇技术领域亟待解决的问题
2.1尽快构建燃料乙醇研发体系
巴西形成了蔗糖、乙醇成套制造技术和乙醇汽车技术科研及工业体系。日本从1983年开始实施燃料乙醇的开