二代生物燃料：“酿酒”不用粮食

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文章来源：科技日报
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文·本报记者 徐玢

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! J9 ?, u; e3 F# T( q　　科学家的目光投向更加经济可行的第二代生物燃料
　　■ 将新闻进行到底
  
　　近日，荷兰特文特大学宣布，该校开发出一种新的工艺方法，能更高效、廉价地从农林废料中提取生物燃料，从而使大规模生产生物燃料离现实更近一步。

　　新方法主要着眼于混合产物与氢进行反应的生产阶段，通过特殊工艺提高生产效率，并且通过减少氢的用量来降低成本。适用于使用秸秆、树木等农林废料为原料进行的第二代生物燃料生产流程。
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* B' E' n2 q7 F- Q7 U　　与使用糖类和淀粉类原料生产的第一代生物燃料相比，第二代生物燃料不“与人争粮”的巨大优势吸引了越来越多的目光。

6 v$ ?2 _6 `! ^) g/ f$ J3 N* V　　虽然粮食乙醇由于与粮争地、加剧粮食紧缺问题而被许多国家叫停，科学家的目光却没有离开生物燃料的领域——  
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/ w: f! ^' q: b( o* ~1 X　　科学家的目光从未离开
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) H9 E8 G( h7 N, R9 m　　生物燃料并不是一个陌生的词汇。随着能源紧缺问题的日益突出，由于在替代石油燃料方面的简便易行等优势，以生物乙醇成为代表的生物燃料颇受青睐。麦肯锡公司2008年发布的一项研究报告表明，到2020年，第二代生物乙醇（纤维素乙醇）可替代3100万吨汽油，使我国的石油进口量降低10%。
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　　近年来，随着玉米乙醇、粮食乙醇等燃料的研发成功和推广，既便宜又干净的生物燃料被认为是应对能源、环境双重危机的有效方法。虽然粮食乙醇由于与粮争地、加剧粮食紧缺问题而被许多国家叫停，科学家的目光却没有离开生物燃料的领域，而是投向更加经济可行的第二代生物燃料。
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, Q4 y; C1 [0 N! S& d　　与植物“捕获”的太阳能大多储存在秸秆等纤维素中，而纤维素乙醇，便是从自然界丰富又不能食用的“废物”纤维素中得来的“能源解决之道”——
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　　挖掘纤维素中的太阳能
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　　第二代生物燃料，实际是将生物燃料的来源从玉米等粮食作物，变更为秸秆、农作物残渣等农业废料，以及木薯、甜高粱等经济作物。纤维素乙醇便是第二代生物燃料中的代表。虽然名称略显拗口，却是高效利用自然资源解决能源危机的可行方法。因为植物的木质部分都是由纤维素构成，植物“捕获”的太阳能大多储存在秸秆等纤维素中。而纤维素乙醇，便是从自然界丰富又不能食用的“废物”纤维素中得来的“能源解决之道”。
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2 O- {  a* q0 z# _　　但秸秆、木材之所以能支撑作物，很大原因在于大自然赋予它的结构——紧密结实。所以要将这些材料变成乙醇，难度比用玉米等粮食作为原料更大。目前，发酵法是生产纤维素乙醇的主要方法之一。其主要原理便是通过酶制剂来加速瓦解生物质中的纤维素，并转化为糖，然后如同酿酒一般，将糖变成酒精，再蒸馏成为无水乙醇。
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　　据了解，美国环保署今年2月颁布的《可再生燃料标准》指出，到2022年美国生产的生物燃料将达到360亿加仑，占全国能源消耗的1/4，而其中160亿加仑都将基于纤维素。

. f$ }8 ^# M- F' c: E0 `% x9 Y　　我国目前的粮食产量大约为10亿吨，而地上茎秆和地下废弃的部分至少还有10亿吨——

　　原料来源广泛 不与人争粮

　　与粮食乙醇不同的原料来源，是以纤维素乙醇为代表的第二代生物燃料备受青睐的首要原因。充分利用农业废弃物、不与人争粮、不与粮争地，这是第二代生物燃料诞生时就被赋予的使命。  
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　　据中国科学院能源植物中心副主任刘公社估计，中国目前的粮食产量大约10亿吨，而地上茎秆和地下废弃部分至少还有10亿吨。“还有地上的草，山上的林，所有这些都含有纤维素。”因此有专家断言，玉米燃料乙醇只是中国燃料乙醇产业发展的开端，以纤维素为原料的第二代生物燃料乙醇才是未来大规模替代石油的关键。

" v+ J  \; N3 C% U7 j" J2 p　　麦肯锡2008年的研究报告表明，中国每年产生的秸秆大约为6亿吨，除用于饲料和还田外，其余2亿吨可用于纤维素乙醇生产。“按照5吨秸秆生产出1吨乙醇计算，从2亿吨秸秆可以得到5000多万吨乙醇，几乎等于目前中国的汽油总消耗量。” 诺维信公司全球执行副总裁托马斯·那奇表示。而麦肯锡估计，到2020年时，中国生产的纤维素乙醇将可以替代3100万吨汽油，每年为中国带来320亿元人民币的收入，创造600万个就业机会。
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　　可直接替代石油能源

　　提起机动车激增带来的环境、能源问题，很多人会立即想到新能源汽车。而生物燃料正为这些问题提供了更加即时快速的缓解之道。

/ e' J4 ?! G9 \1 k( Q　　“长远看来，新能源汽车是传统燃油汽车替代产品。而生物燃料的最大优势在于其原料来源比较丰富，而且可以和汽油进行混合后直接供普通的燃油汽车使用，因此推广成本较低。”托马斯·纳奇说。
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　　截至2009年，我国汽车保有量已突破6200万辆。据估计，这个数字在10年后将突破2亿。“目前我们市场上的汽车仍主要依靠
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　　内燃机燃烧提供动力。而在汽油中添加15%以下的乙醇作为燃料，无需对现有车辆做任何改动，不需要建设新的加油站，也不需要改造交通基础设施。也就是说，只要将一定比例的乙醇添加进油箱，就能有效缓解环境和能源问题。” 托马斯·纳奇表示。

　　英国可再生能源专家克里斯·古德尔的研究也表明，用相同重量的粮食，做成乙醇加入汽车油箱里，和将其燃烧发电来驱动一辆同等吨位的电动汽车相比，行驶的路程几乎相同。
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　　如果我国政府给予同样的补贴力度，中国的纤维素乙醇生产也能够实现盈利。

! q7 U( m8 D5 R　　我国生物能源技术起步晚

9 x. X, ^  O. D* h& b8 f$ r　　今年8月，丹麦因必肯公司向挪威国家石油公司交付了29吨纤维素乙醇。这是世界上第一次以吨为单位将纤维素乙醇添加到汽油中，标志着纤维素乙醇开始以一定规模从实验室走向应用。

% o. t- ?! m. Z　　中投顾问能源行业研究员周修杰表示，虽然我国生物燃料产业发展起步较晚，技术水平与发达国家存在一定差距，但近年来这种差距正在缩小。“从世界范围来看，纤维素乙醇尚未真正实现商业化生产。而今年中粮集团、中石化以及诺维信签署协议，将在2011年合资建设以玉米秸秆为原料的万吨规模纤维素乙醇示范工厂。”
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　　在周修杰看来，在生物燃料发展政策、产业规划方面，我国与生物能源技术发达国家还有不小的差距。“直到现在我国对粮食乙醇生产仍然有补贴，但确定了我国燃料乙醇‘非粮’发展路线后，对非粮乙醇生产却没有任何补贴。在生物燃料技术标准制定方面也进程缓慢。”据了解，美国对纤维素乙醇生产预定的补贴力度为每加仑1.01美元（约每升2元人民币）。“如果我国政府给予同样的补贴力度，中国的纤维素乙醇生产也能够实现盈利。”周修杰说。  
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% Q+ }. u( i2 f2 v2 y3 q/ Y　　我国新增炼油能力全部被新增汽车消耗
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7 V! F. z/ ]6 c  F; H7 f$ [1 ?　　近日，国家发改委产业协调司司长陈斌指出，“十一五”规划新增的1亿吨左右炼油能力，几乎全部被新增汽车消耗。

　　陈斌说，2009年我国汽车保有量达到6200万辆，消耗了13480万吨成品油，占全国汽柴油总产量的63.2％，比2008年消耗净增加1600万吨。其中：车用汽油消费量为6260万吨，占汽油产量7192万吨的87％，车用柴油消耗7220万吨，占柴油产量14124万吨的51％。我国高耗油车型比例过大，节能环保产品比例相对较小。乘用车单车平均油耗远高于工业发达国家的水平。

　　他说，按照目前我国汽车市场的增长速度，每年新增汽车消耗的成品油相当于新建一个2000万吨级炼油厂（新建一个2000万吨炼油厂需要投资200多亿元，建设周期4—5年）。2009年北京汽车保有量突破400万辆，汽车尾气排放占空气中气态污染物的50％。一年之中有约四分之一的天数为污染状态。
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$ g' O- t3 }5 L, L/ }　　陈斌表示，我国汽车产业发展充满着希望，但也承受着增加能源供给、保持交通畅通和改善环境质量带来的压力。
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% U2 M& g3 T/ F　　■ 新闻缘起

4 u9 f) `. Y7 l7 B, ?　　荷兰特文特大学4日发布新闻公报说，该校开发出一种新方法，可以更加高效、廉价地从农林废料中提取生物燃料。
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　　该校萨沙·科尔斯滕博士介绍说，现有生物燃料生产方法多数首先采用高温分解，从生物质原料中提取出混合产物，而后再将这种混合产物与氢在高温、高压及催化剂作用下进行反应，之后的产物可以直接通过精炼得到生物燃料。而新方法则通过特殊工艺提高生产效率，并且通过减少氢的用量来降低成本。
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　　上述新方法与使用糖类和淀粉类原料生产的第一代生物燃料相比，不会出现生物燃料“与人争粮”的局面。