生物质燃料乙醇展望

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摘要：叙述了生物质燃料乙醇的应用和社会效益，指出以粮食生产燃料乙醇势必和人“争食”、“争地”，造成人类生存隐患，走“非粮”路线是大势所趋。指出以木薯为原料生产燃料乙醇的优势以及制约其发展的因素。

关键词：木薯酒精；生物质；乙醇；燃料

文章编号：1005－6629(2008)10－0043－02中图分类号：O623.411文献标识码：E

生物质包括各种速生的能源植物、农业废弃物、林业废弃物、水生植物以及各种有机垃圾等[1]。生物质能源的开发利用不受地理条件限制，利用形态和传统能源的利用形态相似，将现有机器设备稍加改造即可使用，推广价值巨大。各国对发展生物质能源有不同的考虑，但能源替代和环境保护两个主要的原因相同。中国发展生物质能源相对滞后，但在国家政策的扶持下，大力发展燃料乙醇及生物柴油等生物质能源作为实施替代能源[2]。特别是2008年奥运会在北京召开，其倡导的“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的理念将促进中国生物质能源的全面发展。

1 生物质燃料乙醇的应用和效益

生物质燃料乙醇是目前世界上生产规模最大的生物质能源，联合国工业发展组织曾在维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]。据清洁发展机制（CDM）项目咨询机构测算，每吨生物燃料乙醇能够产生2吨的二氧化碳减排量。因此，许多国家将发展生物燃料乙醇列为实现温室气体减排的重要途径。我国已成为仅次于巴西、美国的第三大燃料乙醇生产和使用国。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[4]。乙醇燃烧值仅为汽油的三分之二，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，对机动车行驶性能无明显影响而尾气中温室气体的含量可降低30％-50％。添加10％，其辛烷值可提高2-3倍，还可清洁机动车引擎，减少机油替换并使其动力性能增加[3]。

与其他可再生能源和石油替代能源相比，燃料乙醇在中国发展最早，并经过系统有序的试点，市场规模较大，在政策法规、组织管理、生产供应、市场销售以及技术服务等方面都取得了宝贵的经验，而且在能源替代、环境保护和振兴农业三方面都具有突出作用。 既有现实基础，又具有综合发展价值，燃料乙醇得到了国务院能源领导小组的高度认可，并最终确定为中国中长期新能源战略中的重点发展方向[5]。根据我国《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》，“十一五”期间，我国将生产600万吨生物液态燃料，其中燃料乙醇500万吨，生物柴油100万吨；到2020年，生产2000万吨生物液态燃料，其中燃料乙醇1500万吨。

2 生物质燃料乙醇的代价和制约

原料保证是生物质燃料乙醇的关键限制，它影响成本和规模生产的可行性。生产1吨燃料乙醇，耗水30m3左右，耗电200kwh左右，约耗标准煤0.6吨左右。大约需要3.3吨玉米或7吨木薯、10吨红薯、15-16吨甜高粱[6]。

中国人均耕地面积已降至1.39亩，不足世界平均水平的40%。粮食安全至关重要。发展生物质燃料乙醇一定要在确保国家粮食安全基础上稳步推进。生物质能源的发展不能依靠对粮食的占有和生产面积的挤压来实现， 也不能以破坏自然生态环境为代价[7]。2007年6月，国家发改委全面叫停粮食乙醇的开发，要求今后生物燃料的发展必须满足不占用耕地、不消耗粮食和不破坏生态环境为前提。中国生物质能源的发展结束了以玉米等粮食为原料的时代，开创了以木薯等非粮生物质能源产业的新时代，非粮生物质能源产业的优势日益凸显。

3 木薯酒精的优势

实践证明我国过去以粮食为原料生产燃料乙醇，不符合国情，利用木薯作为燃料乙醇生产原料，符合国家“非粮替代”的要求。木薯属非粮食农产品，是中国主要的热带作物之一，它对土质的要求低，耐旱、耐瘠薄，符合“不争粮，不争（食）油，不争糖，充分利用边际性土地（指基本不适合种植粮、棉、油等作物的土地）”的国家粮食发展战略，同时发展燃料乙醇也很符合当前国家生物质能源发展战略，有利于保障国家粮食安全和能源安全。种植木薯还有利于拉动农业，改善农村贫困人口的生产生活状况，可形成农业产业化和生态经济、循环经济的模式，促进区域经济的发展。

根据全国土地资源调查办公室统计，我国有荒草地7.39亿亩、盐碱地1.53亿亩，总量占耕地面积的一半。利用这些土地种植耐干旱、耐贫瘠的薯类、高粱、秸秆作物等，对发展非粮燃料的乙醇生产，潜力巨大。木薯是可再生资源，通过推广良种，木薯产量已由过去的亩产1.3吨提高到现在的亩产２～３吨，最高还可以达到５～７吨。

4 木薯酒精的生产及前景

到“十一五”末期，乙醇汽油将占我国汽油消费量的一半以上，形成以“非粮”原料为主、以技术进步为动力、经济效益为中心、缓解能源供应紧张压力和保护环境为目的的生物液体燃料产业链。 作为我国第一个非粮燃料乙醇试点项目，广西中粮生物质能源有限公司年产２０万吨木薯燃料乙醇。主要采取生物法：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。生物法具有选择性高、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。其制约因素是成本和寻找高效、廉价的催化剂、酶和合适微生物的开发等关键技术。

随着大力发展生物质能源，木薯作为燃料乙醇的最佳原料，需求量将会不断扩大。木薯酒精生产面临着原料市场不稳定的困难，还存在着木薯种植缺乏组织性，种植粗放，且品种单一、单产低等困难。木薯生产企业的核心竞争力和发展动力在于搞好木薯产业资源的循环利用，充分利用厌氧发酵技术，实现资源的循环利用，走循环经济发展之路。用鲜木薯生产1吨酒精约生成11m3的酒糟醪液，约含660的COD；经厌氧发酵处理可生成约350m3沼气；350m3沼气约等于0.54吨煤。经厌氧后的酒糟废水其COD指标可以达标用于直接农灌，废渣可作有机肥料还田或作食用菌的培养基生产食用菌。合浦当地的农民用木薯渣与鸡粪混合再发酵后作蛋白合成饲料喂猪，已取得良好的经济效益。

5结语

燃料乙醇直接打通了第一产业和第二产业。农民成了“新能源”提供者，这为几千年来以农为本的中国提供了一个新能源由梦想成为现实的可能。以木薯为原料生产燃料乙醇是一条资源消耗低、综合利用率高、环境污染少、经济效益好的可持续健康发展道路，在促进农业和农村发展，提高农民收入方面具有显著的社会效益。

参考文献：

[1]朱锡锋. 生物质热解原理与技术[J]. 合肥：中国科学技术大学出版社，2006：23.

[2]石元春. 一个年产亿吨的生物质油田设想[J].科学中国人,2007,(４):35-37.

[3]雷国光. 用纤维质原料生产燃料乙醇是我国再生能源发展的方向 [J]. 四川食品与发酵, 2007, 43 (135): 39-42.

[4]任波. 乙醇汽油转折 [J]. 财经, 2007, (178): 100-102.

[5]张远欣. 燃料乙醇的发展状况 [J].甘肃科技, 2005, (4):127-128.

[6]路宽行. 乙醇燃料：打开新能源之门？[J]. 经济导报, 2007, 30(13): 30-31.

[7]孙志强. 2007年终经济述评：粮食生产 仍需警钟长鸣[J].中国信息报,2008-1-29.