循环经济模式有效提高生物乙醇的技术经济效率

《循环经济模式有效提高生物乙醇的技术经济效率》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、循环经济模式有效提高生物乙醇的技术经济效率循环经济模式有效提高生物乙醇的技术经济效率　生物燃料乙醇，一般是指以植物为最初原料来源，经工业过程制取的，体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。生物燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源。制取生物燃料乙醇的作物主要有玉米、甘蔗、甜高粱、小麦.LetaModel，EBAMM）来研究这些问题。小组首先复制了已经发布的六个EBAMM研究结果，然后在四个方向上调整这六个结果：（a）增加副产品；（b）应用一个一致的系统边界；（c）计算不同的能源类型；（d）计算与政策有关的变化。EBAMM对3个案例给出了结果，包括CO2排放

2、较多情形的乙醇、今天的乙醇、纤维素乙醇和汽油的能效和温室气体排放的对比。结果显示，从传统玉米中制取的乙醇与汽油相比，每单位能源的温室气体排放仅有很小的区别，但是传统玉米乙醇需求的石化产品投入要少得多。另外，从纤维素制取乙醇可以显著地减少温室气体排放和石化产品投入。　　国际能源署（IEA）对利用玉米和小麦生产乙醇燃料的能效和温室气体排放的对比见表1。　　除玉米路径之外，还有多种其他植物资源可以用于生产乙醇燃料。表2是其他植物资源的化石能源比率。同时，玉米乙醇生产过程中能源投入品种的选择对温室气体排放也有显著的影响。从全生命周期看，生物能源生产过程的能源效率普遍高于

3、化石能源（表2）。　　我国燃料乙醇工艺生产技术路线以四个大型生产企业为代表，其中又以中粮肇东（黑龙江）的玉米半干法生产工艺较为先进。其国产二期乙醇装置（产量18万吨/年）主要技术指标为：吨无水燃料乙醇（99.5%）玉米单耗3.3吨，水耗约8.7吨（主装置），蒸气消耗4.8吨（主装置），饲料乙醇比为77%，能量输出输入比为1.09；三期美国产装置产量15万吨/年（美国Delta-T公司的技术，由康泰斯（Chemtex）公司设计，采用玉米半干法生产乙醇），吨无水燃料乙醇（99.5%）玉米单耗3.18吨，新鲜水耗仅为1.66吨（主装置），蒸气消耗3.3吨（主装置），饲

4、料乙醇比为87%（岳国君等，2007）。　　从以上结果看，生物燃料乙醇的利用可以有效减少化石能源的投入，能够起到推动能源可持续发展的作用。　　二、生物乙醇单纯路线没有实现能源最优化利用　　从生物乙醇的全周期过程来看，作为最终产品的乙醇只代表了生物质生长过程中集聚的化学能的一部分。目前代表性的生物乙醇生产过程只是把作物中的淀粉、糖类等物质转化为乙醇。除这一过程的能量消耗外，其他生物物质如蛋白质、纤维素、木质素等中含有的化学能没有转化为可用能源。这其实也是目前导致生物乙醇行业利润业绩不佳的重要因素。　　从更宏观的角度，生物能源制取是更广泛的生态系统的一部分活动。作为

5、生物能源原来来源的作物，既可以用于能源用途，也可以用于人类食用，和用于饲养牲畜再供人类食用。如果其所生长的土地不被使用，这些土地也可以用作生态用途，即保持不被人类干扰和改变的状态，如森林、草原、湿地等形式。　　因此，即使如前所述，作物用于生产生物能源可以产生比化石能源更好的化石燃料效率，即可以节约化石能源的消耗，比直接使用化石燃料减少温室气体的排放，它在这两个方面也可能不如直接作为食物，甚至不如通过牲畜再间接成为食物。　　从生态系统能量流动的角度看，粮食用于食用的能量效率明显高于用于能源目的。密歇根州立大学研究人员发表在EST上的最新研究表明，粮食供人们食用的能

6、源利用效率比用来生产乙醇高很多。研究结论：一个人食用玉米吸收的能量（15MJ/kg）远比1kg玉米所生产乙醇的能量（8MJ）高。谷物作为食物比用来生产燃料的能源效率高出36%。最理想的是种植玉米作为食物，并且将一半的玉米秸秆和叶子还田，另一半用来生产纤维素乙醇。以玉米为例，研究表明如果全部玉米粒作为食物，剩余的秸秆等物质一半用来生产生物燃料，其能源效率比有机种植方式高48%，比免耕种植高37%。　　从能量利用效率看，用可作为食物的谷物生产乙醇的能源效率是低下的，而用诸如草类的纤维素原料生产乙醇的能源效率更高。但是，由于纤维素乙醇生产过程需要较多的原材料和水资源投

7、入，其转化率目前也比较低，其经济效益还不足以满足规模化生产。　　三、通过循环经济模式可以提高能量利用率　　如果不采用循环经济模式，只是利用生物质制取乙醇，能源技术效率较低。而在采用循环经济模式之后，考虑到副产品中所携带的能量，整个过程的能源技术效率将会有明显改观。　　李胜、路明、杜凤光（2007）利用河南天冠公司（南阳）的数据，研究了小麦制取生物乙醇燃料路线的全生命周期能量平衡。根据对新、旧两种生产工艺的研究对比（新工艺延长了产品流，增加了麸皮和谷朊粉两个子系统，实现饲料、食品与生物质能燃料乙醇联动生产），得出以下结论：　　（1）如不考虑副产品能量价值，旧工艺和

8、新工艺的NEV（净能量值