中国能否工业化利用农作物废杆生产乙醇

lixiaozeng

中国农业大国，农作物废杆丰富，但工业化生产乙醇很低，只有零点几亿升，日本缺少的是原料和政策，中国缺少的是一颗真正解决石油替代问题的决心，和良心

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这方面的介绍比较少,希望有知道的朋友积极参与讨论,我查到了一则专利
申请专利号 CN99112353.0 　
专利申请日 1999.08.04 　
名称 农作物秸秆生产乙醇工艺　 　
+ \. k" a, U# p/ t公开（公告）号 CN1283701
3 @; Y' e1 K: Z3 M! v) T2 k: C  d公开（公告）日 2001.02.14 　
类别 化学；冶金
颁证日 　
优先权   
申请（专利权） 赵春树 　
* c; u5 Z" a, U- k2 d& T地址 265700山东省龙口市城关镇凤仪村　
发明（设计）人 赵春树 　
8 i1 l* v* w# A% I3 O; [  z0 h国际申请   
+ a# m4 L. z3 n& r8 h9 i1 F国际公布   
; t* T: M0 \. {8 T/ U进入国家日期 　
9 ~0 l! ]; g- b# |" e5 v专利代理机构 山东省专利事务所 　
代理人 姜明 　
+ ^5 Q0 |, a! G' m0 A; z摘要
本发明提供一种农作物秸秆生产乙醇工艺，其结构是由将农作物秸秆粉碎经硫酸处理及石灰乳中和水解得糖液，所得糖液按常规乙醇发酵工艺加酵母发酵、蒸馏制得乙醇。１吨农作物秸秆可制得乙醇约１６０—２２０公斤左右。乙醇的质量达到食用酒精的卫生标准。本发明的农作物秸秆生产乙醇工艺和现有技术相比，具有工艺设计合理、设备投资少，易于操作等特点，是农作物秸秆深加工利用的最好途径，因而，具有很好的推广使用价值。 　
7 I" A( h* x4 ~3 X# D主权项
9 T5 C( W/ K0 V2 L$ y8 b7 S9 W% @; z权利要求书 1．农作物秸杆生产乙醇工艺，其特征在于将农作物秸杆粉碎经硫酸处理及石灰乳中和水解得糖液，所得糖液按常规乙醇发酵工艺加酵母发酵、蒸馏得乙醇。 　

- h* g( _, q9 N[ 本帖最后由 2374 于 2007-5-15 06:44 编辑 ]

zycwlm

木屑、秸秆等含有大量纤维素、半纤维素的物质统称为木质纤维素。小麦、水稻、玉米、薯类、油类、棉花、甘蔗和其他农作物在收获籽实后剩余的部分称秸秆，光合作用的产物有一半左右存在于秸秆中。例如，生产1公斤稻米可产生1.5公斤麦秸，1公斤玉米可产生4公斤玉米秸秆，据联合国环境规划署（UNEP）统计，世界上种植的各种农作物每年所产生的秸秆多达17亿吨。我国是一个大国，秸秆资源十分丰富，稻草、小麦秸和玉米秸为3大农作物秸秆。据统计，1998年全国各种秸秆产量达6.05亿吨，约占全世界秸秆总量的30％左右。受消费观念和生活方式的影响，农村传统处理秸秆方法使相当部分的秸秆资源没有得到合理开发利用。
       乙醇，也就是我们俗称的酒精，作为汽车燃料使用与单纯使用汽油相比，可减少90％的温室气体的排放，是一种非常具有应用前景的环保能源。而且现有的汽车不用经过任何改装，就可以使用加入10％乙醇的汽油。乙醇被公认为是最有可能替代汽油的可再生能源之一。
      如何利用秸秆中的木质纤维素生产乙醇呢？这还要从它的成分说起。纤维素和半纤维素是组成木质纤维的主要化学成分，占到3/4左右，剩下的成分有一部分木质素和少量的灰分等。研究发现，纤维素和半纤维素是由许多小糖分子像“铁链”上的“小铁环”一样连接起来的很大的有机物，微生物是不能直接将其生成乙醇的。要产生乙醇就要利用单个的糖分子也就是“铁链”上的“小铁环”发酵，因此我们首先必须将“铁链”上的“小铁环”一个一个的拿下来，尽可能保证 “小铁环”不受到破坏，这就比较难了。当然也不是没有办法，如果我们用酸、碱、高温等手段将“铁链”打断，也可以将“小铁环（糖）”释放出来，但是同时这种环境也会让“小铁环”变成其他的东西——副产物，有时候副产物会使生产酒精的微生物难以下咽，甚至直接毒死它们。因此我们还要另寻办法。
: C& W- d; }- O- |0 I$ v7 [      我们在生产生活中或许会发现，在阴暗潮湿的地方棉制衣物容易长毛。这些毛就是靠纤维素过活的生物。他们是怎样利用纤维素的呢？原来他们分泌一种酶，叫纤维素酶，这种酶可以在日常状态下将“铁链”上的“小铁环”一个一个的拿下来，同时又不会有副产物产生。那么只要我们将酶提炼出来，给酶适宜的条件，糖不就生产出来了么？可是实际情况却没有那么理想，原因是纤维素本身在秸秆等木质纤维素中的结构是非常紧密的，纤维素酶很难结合上去，并且除了纤维素半纤维素外，秸秆当中还有木质素，木质素本身就是一种纤维素酶的强抑制剂，因此想要生产酶，光有纤维素酶是不够的，我们首先要去除木质素，其次要使剩下的纤维素疏松，也就是原料的预处理。提到疏松，我们不禁会想起爆裂玉米花儿。原本结实坚硬的玉米粒，在持续高压下，迅速减压，就会膨化，松脆可口。那么这种方法能不能用于木质纤维呢？答案是肯定的。
实验表明，在一定压力和温度下，这种方法使秸秆更加疏松。但是光膨化还不够，去除木质素也是必须的。我们前面提到的酸、碱等手段虽然会产生副产物，但是去除木质素的效果却很明显，而且酸、碱只是转化一小部分纤维素和部分半纤维素，大部分的纤维素等还是留了下来，因此汽爆和加酸或碱结合处理是一种比较理想的方法。用碱处理，一般在碱里面用氨水较多，用酸处理比较常用的是硫酸，而且是稀硫酸，必需进行糖酸分离，因为浓酸腐蚀性很强，对发酵系统的耐酸程度要求也高。也有用酸、碱、高温不减压进行处理的，但是预处理效果没有汽爆好。此外，还有用高压二氧化碳或氧气处理的，一般事先将秸秆浸入水中，在加压处理后，效果也不错，而且清洁、廉价、不像酸碱那样污染环境。用臭氧、双氧水这些强氧化剂处理秸秆，效果也都不错。其中用臭氧的好处是有效的去除木质素，几乎不产生对后面发酵有毒的物质，可以在常温常压下进行，缺点是造价高。
      以上就是几种主要的秸秆预处理方法。经过预处理的秸秆在适当条件下就可以用纤维素酶进行反应而产生糖了。产糖量大约是每100秸秆可以产40克到60克左右，真是变废为宝啊。
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[ 本帖最后由 zycwlm 于 2007-5-15 07:16 编辑 ]

twt6311

如果大规模地进行秸秆制乙醇的话，虽然缓解了对石油的依赖，但会造成土壤的劣化。在农业比较发达的地方仍然提倡秸秆还田，都去做乙醇了势必造成地力下降影响作物生长。一味进行秸秆制乙醇有点杀鸡取卵之嫌。欧美国家大力推广乙醇汽油，是因为那来自别的国家（如巴西）。现在看来，地球上的植物并不是很富裕，有可能在解决了一个危机的同时产生一个更大的危机。
$ _+ l9 ]% S! X& s- c我觉得石油的替代品只能是电力。

dmkin

我觉得能源的问题解决一定要拓展到更大的空间上去,一味的依托地球寻找能源或可替代能源,其必然会增加地球和狭义的人的生命圈的熵值,加速灭亡的进程,呵呵.

twt6311

论题变得更广泛了，版主有水平！
9 m: R* K6 Z1 D$ y罗列了几种秸杆的招数，看来秸秆不仅仅适于做能源材料，综合应用才对地球更有利。
一、秸杆还田.收割后破碎或超高留茬
二、秸秆果园覆盖技术
　　是用整秸秆（小麦秆、油菜秆、玉米秸、稻草等农副产物）覆盖果园空地的方法。它可以增加土壤中的有机质含量，减少水分蒸发与径流，防止水土流失，促进果树生长，改善水果品质，增加甜度和可溶性固形物。
三、速腐秸秆制造高浓缩有机肥技术
　　以腐熟的秸秆为主，加入氮磷钾、钙、镁、硫，另处加入多种微量元量和活性剂，可作绿色食品专用肥，也可作为优质粮生产用肥，不仅增产，而且大大改善粮果菜的品质。
! P" e8 L6 Y& m/ @四、秸秆袋食用菌技术
4 E1 V' |' D- i  S9 l$ \　　是利用秸秆作基料栽培食用菌，1公斤秸秆可培育出1公斤平菇、鸡腿菇或金针菇。它是一项投资小、风效快、易掌握、能大量解决处理农作物秸秆、深受农民欢迎的致富技术。
8 _; B+ Z; A1 f! Q2 G8 d六、秸秆稻壳煤气发电技术
8 [1 \  Q, j$ J( a) D& O$ m　　就是通过稻壳燃烧、气化，喀动发电机工作、稻壳发电技术有仅节约国电，而且将稻壳变度为宝，是极有前景的新技术。
五、沼气综合利用技术
　　它改善农村环境卫生，促进农业良性循环
六、秸秆气化与集中供气技术
  k# h2 e% e+ W# Q* h. u　　主要解决麦秸、玉米秸、稻秸的气化。该技术充分利用秸秆中所含的大量（元素，经过在高温、缺氧的环境中的气化还原反应制备的以CO为主要成分的可燃烧的气体，然后把这些气体送进农户家里的家用煤气。
七、秸秆氨化技术
  t: M( {# s) \8 O/ x- w　　主要解决秸秆机械化氨化、合理搭配动物口粮中青贮氨化饲料比例，青贮饲料存放过程中酸度过大的问题。是动物饲养增收达到高效益的新型技术。
八、秸秆建筑材料技术
　　如秸秆生产密度板、刨花板、复合彩釉瓦，利用农作物秸秆替代木材。这一技术具有广阔的市场前景，可直接降低社会发展对木材的消耗量，降低建筑物发生火灾的频率和波及范围。
7 K% K3 z; X# d九、生产乙醇
# u4 I* V) I" f3 c& j' b4 I    具报道，6吨秸秆，可生产1吨乙醇。
# i7 D  a2 [* B6 T十、生产机制木炭
十一、造纸
十二、生产生物油
      通过进行热解液化和再加工，可变废为宝，将它们转化为生物油。秸秆产油率50%以上，生物油热值16～18兆焦/千克。据介绍，热解液化单机最佳规模为每小时处理2吨秸秆（秸秆收集半径约为10公里），产出1吨生物油，生产成本大约为790元/吨。生物油经过简单的品质改良后，热值约增至为18～20MJ/kg，销售价格假设为1000元/吨，用它替代柴油和重油，提供同样的热量，价格分别相当于柴油和重油现有价格的43.2%和63.1%。
" A# Q. {. U3 m十三、利用秸秆编织各种生活用品
8 Q7 F6 n' E* X" \' U      各种篮袋垫等，绿色环保，还解决了部分农村剩余劳动力。单位产出也是最高的。

zhaoyuluo

以上各位说的都是如何转化利用，是技术层面上的问题，其实我觉得最大的问题是一个国家的国家意志和全民意识。
首先，国家应该有综合性的、具体可行的、按部就班的一整套的法规、法律，同时制定技术层面的规范和技术规程，同时各级部门（从中央到地方）应盖有一个部门专管（可以兼管）此事；
再次，技术上应不断创新，提升效率，减小污染；
第三，全民行动，这要靠行政力量协调，舆论造势，全民自觉行动起来，我国有广大的农村，有大量的剩余劳动力，有大量的白白烧掉或烂掉的秸杆，如全部合理利用，不仅能源问题有新的来源，还能解决一大部分 的农村剩余劳动力问题，一举多得。因此，这是一个重大的具有社会效益的问题，能否可持续发展的问题。
9 l, S7 w% H: E愿早日成为现实！

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利用农作物废杆生产乙醇，理论上完全可行，关键在于工业化的效率