生物质燃料乙醇研究进展

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1、生物质燃料乙醇研究进展【摘要】阐述了国内外生物乙醇燃料研究进展，分析了其经济、能源、环境、社会效益，肯定了其能源战略地位，提出几条实现我国生物燃料规模化发展的可行性建议以资借鉴。Abstract:Advancesofdomesticandoverseasbiomassfuelethanolisoutlinedinthispaper.Havingevaluateditseconomic,energy,environmentalandsocialbenefits,thereafteritsimportancea

2、sapartofChineseenergystrategyhadbeenconfirmed.Finally,afeasibleschemeforfuelethanolproductionfrombiomassinlargescaleissuggested,usedforreference.Key.3燃料乙醇效益燃料乙醇是通过对乙醇进一步脱水，再加上适量变性剂制成。目前，中国试点推广的E10乙醇汽油是在汽油中掺入10％纯度达99.9％以上的乙醇制成[2]。简而言之，燃料乙醇发展实现了“十五”规划中提出的“拉动

3、农业、保护环境、替代能源”三大战略目标[1]，不仅部分解决了汽油紧张，拉动了大宗农产品的消费，为农民增加了收入，也促进了国家可持续发展战略。乙醇燃烧值仅为汽油2/3，但其分子中含氧，抗爆性能好，取代传统MTBE为汽油抗爆、增氧添加剂，避免了其毒害性(致癌，地下水污染)，具有优良能源、环保效益。如汽油中乙醇添加量≤l5％时，对汽车行驶性能无明显影响而尾气中温室气体含量降低30％-50％。添加10％，其辛烷值可提高2-3倍，还可清洁汽车引擎，减少机油替换使其动力性能增加[3]。事非偶然，联合国工业发展组织就在维

4、也纳乙醇专题讨论会上提出：“乙醇应该被当作燃料和化工原料永久的和可供选择的来源”[3]。4燃料乙醇生产原料一次能源必将耗竭，研究、开发可再生能源势在必行。以混配乙醇汽油(E10乙醇汽油)为例，每用1000万吨就可节省1O0万吨汽油，而要提炼这些汽油至少需要300万吨原油，足见乙醇的能源战略地位[1]。燃料乙醇生产原料主要有玉米(美国)、甘蔗(巴西)、薯类、谷类等。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、小麦。如巴西甘蔗能量比达到1︰8以上，玉米、小麦等粮食作

5、物及木薯、甘薯大约是1︰1.3～1.4，产生正效益[1]。然而以粮食为原料，势必与人“争粮”、“争地”，利用非粮资源是大势所趋。非粮资源包括木薯、甘薯、甜高梁，还有大量粮食作物秸秆，农业、工业、生活废料等纤维素、半纤维素、木素及其它可用生物有机质资源。其中，纤维素是地球上贮量最丰富的有机物，其能量来自太阳，通过植物光合作用固定下来。每年地球上由光合作用生成的植物体总量达1.5×l011kg，40％是纤维素。按全球人口平均，每人每天可分摊到56kg。日本就重点研究利用农、林废弃物等植物纤维素制备燃料乙醇[3]

6、。如我国过去以玉米为原料生产燃料乙醇，成本相对要高，不符合人多地少的国情。因此，现阶段国家对生物燃料乙醇项目建设实行核准制。“十一五”专项规划要求燃料乙醇生产走“非粮”路线。此外，欧盟、加拿大、菲律宾、墨西哥等国也正如火如荼地进行着相关研究[1]。5燃料乙醇生产路线对于生物质衍生合成气制乙醇有并存、竞争的化学法、生物法两种转化技术：（1）生物法：纤维素、半纤维素，酸解或酶解或发酵→单糖(五碳、六碳糖)，化学、酶催化及微生物发酵→乙醇（2）化学法：纤维素、半纤维素、木素及其它生物体有机物，热解→合成气(H2,

7、CO)，化学或酶催化或微生物发酵→乙醇在某些方面，化学法好比西药，强烈、见效快，生物法好比中药，温和、见效慢。两种方法“各有千秋”，其制约因素是成本和高效、廉价催化剂、酶和合适微生物的开发等关键技术。总而言之，生物法具有选择性、活性好、反应条件温和等优点，但原料利用率低、反应时间长、产物浓度低及酶、微生物活性易受影响且纤维素降解和单糖转化所需酶、微生物适于不同反应条件，不能很好耦合。相比，化学法具有原料利用率高、反应时间短、催化剂构成简单、没有严格反应条件限制等优点，但为高温、高压过程，对设备要求高[1-5

8、]。6能效分析生物质直接燃烧热效率很低，只有10％左右，而将它们转化成气体或液体燃料(甲烷、氢气、乙醇、丁醇、柴油等)热效率可达30％以上，缓解了人类面临的资源、能源、环境等一系列问题[4]。其次，乙醇燃烧值仅为汽油2/3，但分子中含氧，用作汽油添加剂抗暴性能好、低排放，可提高其辛烷值2-3倍，还能使汽车动力性能增加等[3]。7经济分析目前中国试点推广的E10乙醇汽油价格按国家同期公布的90号汽油出厂价乘以价格系