纤维素酶在乙醇工业中的生产应用及其生产现状
摘要：纤维素是世界上最丰富的生物资源，纤维素经过转化为乙醇，可以从根本上解决目前的能源危机，而纤维素酶在这一转化过程中起着关键的作用。本文论述了纤维素酶的分类、结构及作用机制，纤维素酶的研究现状、工业生产及展望。
关键词：纤维素酶；纤维素；乙醇工业；生物能源
中图分类号：TQ925.9 X382
1.引言
植物通过光合作用,生产地球上最丰富、最廉价的纤维素资源,有资料表明,全世界每年的植物体生成1500亿吨干物质,其中纤维素及半纤维素的总量为850亿吨[1]。随着能源危机的加剧，各国政府都在寻找石油等不可再生能源的替代物，而研究发现，纤维素转化成糖类，在转化清洁能源乙醇是可行的，其前景十分诱人。但当前实现这一转化的技术瓶颈是纤维素酶的工业化生产成本过高。因此降低纤维素酶工业化生产成本就成了世界各国科学家研究的重要课题之一。
2. 纤维素酶的分类及作用机理
2.2.纤维素酶的分类
纤维素结构的复杂性决定了任何单一种酶都难以有效地降解它,需要一个复杂的酶体系共同作用。早在1950年,Reese 等人就提出了C1-Cx概念, 经过30多年来的研究,特别是近年来蛋白质分离及纯化技术的不断改进,分离得到的纤维素酶越来越多,每种酶作用的机理越来越明确。现已确认纤维素酶主要分为3大类:内切-1,4葡聚糖酶,即 endoglucanase,EC 3.2.1.4,简称内切酶,又称 Cx 酶,来自真菌中的简称EG ,来自细菌的简称Cen;外切β-1,4 葡聚糖水解酶,即exo-1,4-D -glucanase,EC3.2.1.9l, 即外切型葡聚糖酶,也称C1酶、外切酶,来自真菌的简称CBH ,来自细菌的简称Cex;β-葡萄糖苷酶,即 1,4-glucosidase,EC 3.2.1.21,简称βG ,也称纤维二糖酶。
2.3.作用机理
虽然对纤维素酶的作用机制没有完全搞清,但就目前研究所得其大致过程为：C1酶主要作用于天然纤维素，使之转变为非结晶的纤维素。CＸ酶又分为CＸ1酶和CＸ2酶两种。C Ｘ1酶是一种内断型纤维素酶，它从水合非结晶纤维素分子内部作用于β-（1，4)糖苷键，生成纤维糊精与纤维二糖。CＸ2酶是一种外断型纤维素酶，它从水合性纤维素分子的非还原端作用于β-（1，4)糖背键，逐步切断β-(1,4)糖节键生成葡萄糖。纤维二糖酶则作用于
纤维二糖，生成葡萄糖。再由葡萄糖发酵生成乙醇，发酵工艺我国在酿酒工艺已经积累了丰富的经验，已无技术性瓶颈。
3. 纤维素酶生产工艺
3.1固体发酵法[2-3]
固体发酵法是以玉米、稻草等植物秸杆为主要原料，投资少，工艺简单，产品价格低廉。然而固体发酵法存在着根本上的缺陷，不可能像液体发酵那样随着规模的扩大，成本大幅度下降。以秸杆为原料的固体发酵法生产的纤维素酶很难提取、精制。目前生产厂家只能采用直接干燥粉碎得到固体酶制剂或用水浸泡后压滤得到液体酶制剂，产品外观粗糙，成品质量不稳定，杂质含量高。劳动强度大、生产效率低，易污染杂菌。国内外对木霉纤维素酶的研究较多，但木霉一方面毒性嫌疑大，使之应用受到限制;另一方面普遍存在着a-葡萄糖昔酶活力偏低的缺陷，致使纤维二糖积累，影响了酶解效率。有人采用在木霉纤维素酶中添加曲霉的件葡萄糖昔酶，提高了纤维素酶的降解能力。
3.2液体发酵法[4-5]
液体发酵生产工艺过程是将玉米秸杆粉碎至20目以下后进行灭菌处理，送发酵釜内发酵，同时加人纤维素酶菌种，发酵时间约为70h,温度控制低于60`C，采用净化后的无菌空气从釜底通人进行物料的气流搅拌，发酵完的物料经压滤机压滤、超滤浓缩、喷雾干燥、制得纤维素酶产品。其工艺流程如下:
液体发酵法动力消耗大，设备要求高，但原料利用率高，生产条件易控制，产量高，劳动强度小，产品质量稳定。液体深层发酵的方法具有培养条件容易控制，不易染菌，生产效率高等特点。纤维素酶活力的测定方法很多，CMC糖化力法在研究和实际生产中应用比较普遍[6]”。
4. 国内外纤维素酶研究情况
4.1.国外研究现状
纤维素酶发现较早, 1906年Seillier在蜗牛的消化液中发现纤维素酶,能分解天然纤维素,1933年Grassman等研究了一种真菌的纤维素酶系,分辨出2个组分, 20世纪40-50年代,对产生纤维素酶的微生物进行了大量的分离筛选,建立起较为完整的分离筛选方法。20世纪60年代后,由于分离技术的发展推动了纤维素酶的分离纯化工作,加快了纤维素酶组分
作用方式及诱导作用的研究进展,并且实现了纤维素酶制剂的工业化生产,在应用上取得了一定的成绩。20世纪70年代有些学者提出了纤维素酶的作用必须是多种酶协同作用,才能表现出很强的活性,并提取了这种协同作用的3种酶。目前,世界酶制剂工业发展很快。在世界上只有少数发达国家达到工业化生产条件,如美国的Miles公司年产2000t，丹麦的NOVO 公司年产5750t，荷兰的Cist-Brocade公司年产3870他t,据统计1999年,世界各国纤维素酶产量总和为29893t,而需求量则为45000-50000t[7]。
4.2国内研究现状
我国纤维素酶的研究开始于20世纪60年代初,几十年来,北京、上海、成都、无锡、广东、山东、沈阳等地的大专院校科研院所进行了纤维素酶的研究工作,选育出一批纤维素酶菌种。如1968年北京选育出一批纤维素酶菌种；1970年后中国科学院上海植物生理研究所等单位利用诱变方法获得了产酶能力较高的变异株,并进行了生产试验；1975年广东省微生物研究所分离筛选出纤维素酶产生菌株———长梗木霉；20世纪90年代中国科学院微生物研究所获得一株突变株康宁木霉CP88329。20世纪80年代中期上海就生产出纤维素酶。20世纪90年代初黑龙江省海林市万力达集团公司首条年产2000t纤维素酶生产线投产,我国成为世界继美国、日本、丹麦之后第4个能生产纤维素酶的国家。目前,国内关于纤维素酶的特性、作用机理、培养条件、应用试验等方面的报道文献较多[8]。但到目前为止，我国真正形成生产规模的酶制剂只有α-淀粉酶、糖化酶和碱性蛋白酶等3-4个产品,规模生产纤维素酶至今仍未解决,形成不了大批量生产,满足不了市场的需要。因此,丹麦诺和诺德公司（现在的诺维信公司）的酶制剂产品占领了我国的大约50%市场,使进口纤维素酶的售价昂贵。据悉，纤维素生物技术是中国科学院过程工程研究生化工程国家重点实验室的重点研究方向。该所的陈洪章研究员的项目组开展了以秸秆组分分离、纤维素酶固态发酵、秸秆纤维素高浓度发酵分离酒精耦合过程等关键技术的研究，目前已在秸秆酶解发酵燃料乙醇关键技术上取得重大的突破。据统计,我国工业酶制剂销售额只占全世界酶制剂销售额的4%,而淀粉加工工业用酶却占我国整个酶制剂的80%以上。这就充分说明,我国纤维素酶制剂工业潜力很大,且亟待大力研究开发新酶种、新用途、新产品。
5.纤维素酶在乙醇工业应用现状
纤维素乙醇生产有三大转化途径:一种是热化学路线(气化，高温分解)，一种是生化路线，还有一种是纯粹的化学转化，称之为稀酸水解。生化路线是利用特殊的酶分解纤维素释放糖，而化学路线则依靠酸水解木质纤维生物质，水解产物再经发酵生成乙醇。热化学路线和纯粹化学路线转化过程中都有环境污染物产生，因而都不是长久之计。而生化路线的纤维
素酶转化既能提高纤维素的转化速率和利用率,从而有利于纤维素乙醇工业转化的推广 ,又能解决因石油等燃料燃烧而产生的环境污染问题,因而纤维素酶产乙醇为种类高效、可再生型和环保型的“绿色”燃料在2l世纪将有着十分广阔的应用前景。
在国外，2002年美国能源部和诺维信合作，资助1480万美元，研究把纤维素和半纤维素酶解成可发酵糖，再发酵制取乙醇。全世界已经有几十套纤维质原料经纤维素酶水解成单糖的中试生产线或小试生产线，大部分是以乙醇为最终主产品。这些试验或试生产机构包括美国陆军Natick研究发展中心、美国加州大学劳伦斯伯克莱实验室、美国阿肯色大学生物量研究中心、美国宾夕法尼亚大学、加拿大Iogen公司、加拿大Forintek公司、法国石油研究院、日本石油替代品发展研究协会、瑞典林产品研究实验室、瑞典隆德大学、奥地利格拉兹大学、芬兰技术研究中心、印度理工学院等。Iogen是加拿大一家生物技术公司，总部设在渥太华，主要开发纤维素酶技术，在2004年开始开设了一家投资约4千万美元的纤维素乙醇厂，是首家纤维质乙醇工业化公司（利用纤维素酶处理纤维素），处于世界领先地位。日本食粮公司、欧洲的Abengoa、瑞典Etek中试乙醇厂等世界大公司都先后在此领域取得了进展。
在国内，上海华东理工大学能源化工系，承担国家863项目的“农林废弃物制取燃料乙醇技术”研究，近年已进入工业性试验阶段。该863项目国家拨款1700万元，专用于“生物质废弃物制取燃料乙醇”技术项目的工业性试验，已建成年产燃料乙醇600t的示范工厂，在上海奉贤完成。1997年，山东大学微生物技术国家重点实验室开展“纤维素原料转化乙醇关键技术”研究。对纤维素酶高产菌的筛选和诱变育种、用基因手段提高产酶量或改进酶系组成、纤维素酶生产技术、天然废物利用策略等研究取得了突破。2006年，中粮集团500吨／年纤维素乙醇试验装置一次开车成功，其中纤维素酶等酶制剂由中粮集团与丹麦诺维信公司联合开发。2002年国家批准吉林燃料乙醇公司、黑龙江华润酒精公司、河南天冠燃料乙醇公司和安徽丰原生化公司四家为首批国家级燃料乙醇产业试点基地。几年,纤维素酶的生化路线应用所产生的良好效果越来越被人们看好,国内对纤维素酶开发应用呈迅猛发展之势。
6.展望
利用纤维素酶催化纤维素转化乙醇作为绿色环保、可再生的能源,具有广阔的应用前景。我国纤维素酶工业经过近几年发展已形成一定规模,但是发展严重迟后,生产和应用方面一些重要技术研究还落后于国外。不能适应行业快速发展要求,面对国外纤维素酶产品正在抢占中国市场的时候,应抓住生物技术这一有力武器, 加紧科技公关，开展纤维素酶生产与应
用基础研究工作,，解决纤维素酶工业生产高成本的问题，开发拥有自主知识产权的纤维素酶工业化生产技术，实现纤维素酶的商业化生产。
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Cellulase in ethyl alcohol industry production application
and present situation
Abstract
Cellulose is the world's most abundant biological resources, the conversion of cellulose to ethanol, can be a fundamental solution to the current energy crisis, and cellulase in the transformation process plays a key role. This paper discusses the cellulase classification, structure and mechanism, cellulase of the status quo and prospect of industrial production.
Key words：Cellulase ；Cellulose ；Ethanol Industry ；Bio-energy
燃料乙醇生产工艺初步毕业设计 第一章前言 1乙醇的主要性质与用途 1.1 乙醇的物理性质 乙醇(ethan)又称酒精，是由C、H、O 3种元素组成的有机化合物，乙醇分子由烃基(-C2H5)和官能团羟基(-OH)两部分构成，分子式为C2H50H，相对分子量为46.07，常温常压下,乙醇是无色透明的液体,具有特殊的芳香味和刺激味、吸湿性很强。可与水以任何比例混合并产生热量，混合时总体积缩小。纯乙醇的相对密度为0.79，沸点78.3℃，凝固点为-130℃。燃点为424℃，乙醇易挥发、易燃烧。 乙醇能使细胞蛋白凝固，尤以体积分数为75％的乙醇作用最为强烈，浓度过高。细胞表面的蛋白质迅速凝固形成一层薄膜，阻止乙醇向组织内部渗透，作用效果反而降低，浓度过低则不能使蛋白质凝固。因此，常用75％(体积分数)的乙醇作消毒杀茵荆。[4] 乙醇易被人体肠胃吸收，吸收后迅速分解放出热量。少量乙醇对大脑有兴奋作用。若数量较大则有麻醉作用，大量乙醇对肝脏和神经系统有毒害作用。工业酒精含乙醇约95％．含乙醇达99.5％以上的酒精称为无水乙醇。含乙醇95．6％、水4%的酒精是恒沸混合液，沸点为78.15℃，其中少量的水无法用蒸馏法除去。制取无水乙醇时。通常把工业酒精与新制生石灰混合，加热蒸馏才能得到。工业酒精和医用酒精中含有少量甲醇，有毒．不能掺水饮用。 1.2 乙醇的化学性质 乙醇属于饱和一元醇。乙醇能够燃烧。能够和多种物质如强氧化物、酸类、酸酐、碱金属、胺类发生化学反应。在乙醇分子中，由于氧原子的电负性比较大。使C-0键和O-H 键具有较强的极性而容易断裂，这是乙醇易发生反应的两个部位。 1.2.1乙醇燃烧反应机理 乙醇燃烧反应机理和烃的燃烧反应机理有很多相似的地方，都是先裂解成为碳和氢气，然后燃烧，所以从燃烧机理上来讲乙醇也适合用作内燃机燃料。在较高的温度下．乙醇可以发生分子内脱水生成烯烃，可以认为，乙醇燃烧的反应首先是分子内脱水形成烯烃，烃再裂解形成碳和氢气，然后碳和氢气在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，乙醇燃烧反应的总反应式： CH3CH2OH+3O2--2CO2+3H2O+Q 1.2.2乙醇的着火和燃烧特性
纤维素生物酒精生产关键技术简要分析 李 明 姚 珺 翁 伟 吴 彬 吴 畏 湖南农业大学工学院 摘 要：全球气候变暖和自然资源的枯竭，纤维素生物酒精研究是热点之一。纤维素生物质作为生产生物酒 精的原料，转化技术难度大，尚不成熟。该文主要对纤维素生物质生物酒精生产过程进行了分析， 提出有待解决的问题，并讨论关键技术。得出生物质机械化收集方式能有效保证生物质原料的数量 和减少原料成本；通过基因工程途径构建生产纤维素酶提高酶适应性和活性，加快水解效率和增强 耐热性能；开发节能精馏装置和注重转化后废物利用。农业工程、生物化学、基因工程等多学科的 综合发展将实现纤维素生物酒精工业化。 关键词：生物能源，生物酒精，生物质，纤维素，生产过程 0 引 言 由于温室气温排放导致全球气温变暖，自然石化资源短缺，生物能源成为世界上研究热点。中国是世界上消耗石油第二的国家，大约占全世界总量的6%[1]。国际能源中心（IEA）估计中国到2030年每天消耗1.4×107桶汽油；随着汽车工业的发展和普及，2020年，汽车的使用量从2004年大约2.4×107台增加到90-140×107台，运输所需的能源从现在比例约33%发展到57%左右，每天的所需量从目前的1.6×107桶到5.0×107桶。因此，到2030年，温室排放气体将增长至7.14Gt/年[2]。对石油的需求导致中国更加依赖进口石油，2030年，75%的石油将依靠进口[2]。因此，中国面临能源需求、国家能源安全和环境污染的挑战。中国作为发展中发展最快，世界上人口最多的国家，在经济快速发展和国际地位大幅提升的基础，应该发挥其主导作用，制定研究政策和目标，开发利用可持续“中性碳”能源，其中包括生物酒精的生产和使用[3]。 纤维素生物质转化成生物酒精是世界上生物能源发展的热点研究之一[4-8]。纤维素生物质主要包括农业残渣（水稻、玉米等秸秆）、森林残渣（树枝、锯末）、废弃物（废纸）、草本植物（芦竹）和木质植物（麻疯树、杨树），资源非常丰富，中国仅秸秆一年约有8.4 亿吨[9]，林木废弃物约2亿吨[10]；到2030年，每年农作物残渣量达5.53EJ；森林残渣达0.9EJ（3/4来自木材加工，1/4来自森林残枝残叶）；加上生物质能源种植（每公顷平均产量15吨干，10%的土地可以作为种植面积[10]），统计计算，每年可以提供约23EJ的能源，相当于6000亿升的石油。而根据IEA的预测，2030年中国需要12.4EJ 的交通运输液体能源[1]。如果能够充分利用木质纤维素生物质，提高转化技术，生成酒精，中国可以足够满足运输能源的需求。通过转化生成生物酒精使用是中性碳排放过程，减少温室气体排放，有利于环境和资源的平衡利用。 世界上纤维素生物质转化生物酒精的技术基本上处于研究阶段[11-15]。我国在纤维素生物质转化生物酒精的技术方面起步较晚，还是处于初步研究阶段[16-17]。本文主要对纤维素生物质生物酒精生产过程中关键技术进行简要分析，指出存在的难点和可能性的解决方法以便进一步深入研究。 1 纤维素生物酒精生产 1.1 纤维素生物质作为生物酒精原料的特征 糖类和淀粉转化酒精的工程通过发酵，在世界上已经实用化；草本纤维素和木材纤维素转化酒精正处于实用化过程研究阶段。从生物质转化为生物酒精的容易程度来比较可以得出：糖类 > 淀粉 > 草本纤维素 > 木材纤维素[4] 。 淀粉：葡萄糖分子同序排列 纤维素：葡萄糖分子交错排列 图1 淀粉和纤维素分子简图
探究中国燃料乙醇进展之路 在近年煤化工、能源替代、环保节能的投资热潮中，燃料乙醇无疑手持“尚方宝剑”，一则国家选定四家企业，并划定各自试点销售区域；二则每吨燃料乙醇国家补贴千元之多，且行业准入门槛也在不断提高。然而，随着燃料乙醇逐步市场化，国家的支持方式将进行转变，从成本加利润，到定额补贴，再到2008年底取消补贴，中国燃料乙醇将走如何样的进展之路？ 探究中国燃料乙醇进展之路 一、概述 燃料乙醇，是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料，经发酵、蒸馏、脱水后而制得的无水乙醇。车用乙醇汽油（以下简称乙醇汽油），确实是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配而形成的一种汽车燃料，又称汽油醇。
（一）燃料乙醇是油品的优良品质改良剂，不是“油” 乙醇具有许多优良的物理和化学特性。燃料乙醇按一定比例加入汽油中，不仅是优良的油品质量改良剂，或者讲是增氧剂，依旧汽油的高辛烷值调和组分，因此，燃料乙醇不是简单作为替代油品使用的。 （二）乙醇汽油属于国际上通行的新配方汽油，是无铅汽油的升级换代产品 汽油里加入10%的乙醇，油品的含氧量可达到3.5%，辛烷值（我国的汽油标号）可提高近3个标号，同时又降低了油品的芳烃含量，使油品的燃烧性能、动力性能和环保性能均得到了改善。尽管我国2000年才全面推广无铅汽油，2001年才在北京、上海、广州三市推广新配方汽油（添加MTBE的清洁汽油），但在国际上，无铅汽油早已被以MTBE及乙醇为添加剂的新配方汽油所代替。 二、世界燃料乙醇产业进展现状
自巴西、美国领先于上世纪70年代中期大力推行燃料乙醇政策以来，加拿大、法国、西班牙、瑞典等国纷纷效仿，均已形成了规模生产和使用，1999年，美国燃料乙醇消费量约450万吨，2006年达到550万吨，巴西则更多，2005年消费量约970万吨，占全国汽油消费量的43%，2006年超过1000万吨。 美、巴等国推行燃料乙醇给国家带来巨大的综合收益，如刺激农业、维护粮价、完善能源安全体系、减少对石油依靠、节约外汇、增加就业、增加财政收入、改善燃油品质及大气环境质量等，均为世界所共认。目前，许多农业资源国如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非等国政府均已制定规划，积极进展燃料乙醇工业。 三、中国燃料乙醇产业进展现状 （一）概况 由于燃料乙醇在中国的推广使用还处在初级时期，产销的各个环节政府行为色彩比较浓，离真正的市场化有专门大距离。为了合理的利用资源，国家对燃料乙醇的立项投产特不慎重，受到严格
国内燃料乙醇生产技术水平 ============================= 1、 玉米燃料乙醇生产技术水平 玉米燃料乙醇按照生产工艺可分为“湿法”与“干法” 。对于专业的乙醇生产企业,采用技术手段分离出胚芽生产玉米油是必要的,并且工业生产乙醇时, 只要求玉米淀粉脂肪含量低于110 %即可 。因此“, 半干法”工艺或“改良湿法”工艺均为可选方案。表1 为几种玉米燃料乙醇生产工艺的优劣比较。 表1 玉米燃料乙醇生产工艺的综合比较 由于玉米燃料乙醇技术首先在美国实现工业化生产并迅速得到发展,其经济效益仅次于巴西的甘蔗燃料乙醇。所以有必要介绍一下美国玉米燃料乙醇技术的特点及优势所在。1.1 美国玉米燃料乙醇技术 1.1.1 生产工艺的选择 美国“湿法”工艺用于燃料乙醇的生产源于淀粉企业的产品延伸,其中以ADM 公司为典型代表,采用纯糖浆发酵和酵母回用技术,工艺流程如图1 所示。 图1 美国ADM公司玉米燃料乙醇“湿法”生产工艺 2000 年前美国共有48 个生产厂家,生产约670万吨燃料乙醇。其中产能的60 %由湿法生产,40 %由干法生产。2005 年又新建36 个厂,总数达到84家,产能较2000 年增加约一倍达到1 200万吨。2006年生产厂增至125 家,产量为1 460 万吨,产量跃居世界第一,目前还有在建装置23 家 。新建的专业燃料乙醇生产企业均采用“干法”新工艺。工艺流程如图2 所示(虽然膜分离脱水技术在能耗方面仅为传统共沸蒸馏脱水工艺能耗的10 % —30 % ,然而由于膜使用寿命和成本等问题,美国大部分装置仍然没有采用,但它是以后的重点发展方向) 。 图2 美国玉米燃料乙醇“干法”新工艺 1. 1. 2 技术进步所显现的特点 随着燃料乙醇生产实践经验的积累,现在美国大型燃料生产企业尤其是2000 —2006 年新建厂具有如下特点: (1) 多数采用大颗粒玉米粉(3mm ,有利于饲料回收) ; (2) 高温蒸煮(120 ℃,高温淀粉酶) ,采用同步糖化发酵工艺,从2005 年开始采用无蒸煮工艺(低温淀粉酶) ,大大降低了能耗; (3) 酵母回用发酵技术; (4) 固定化酵母,流化床反应器发酵技术; (5) 广泛实现了自动化控制,应用连续发酵过程,并采用CIP系统(原位循环清洗发酵罐的原位清洗系统) 。 湿法加工技术的新趋势主要涉及加酶湿法加工和膜分离技术的应用。加酶湿法加工的优点是浸渍时间短、投资小、耗能低、用水量大大减少,而且酶可反复使用;其主要缺点是酶价太高。膜分离技术的应用为浸渍水的分离和利用打开了新的途经。浸渍水的膜分离一般包括两个过程:浸渍水经膜分离的截留物含有长链蛋白质,干燥后并入玉米蛋白粉;浸渍水在进入蒸发器前,先用反渗透膜除去57 %的水,这样可大大降低蒸发所需能耗。以上先进技术及设备的采用
纤维素制取乙醇技术 1引言 能源和环境问题是实现可持续发展所必须解决的问题。从长远看液体燃料短缺将是困扰人类发展的大问题。在此背景下，生物质作为唯一可转化为液体燃料的可再生资源，正日益受到重视。所以生物质制液体燃料的技术很有发展前途，这中间又以生物质制燃料乙醇技术备受关注。 现有工业化燃料乙醇生产均以糖或粮食为原料[1，2]，其优点是工艺成熟，但是产量受原料的限制，难以长期满足能源需求；从长远考虑，以纤维素(包括农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾等)为原料生产燃料乙醇，可能是解决原料来源和进行规模化生产的主要途径之一。 我国有发展纤维素制乙醇的有利条件，每年仅农作物秸秆就有7亿多吨(干重)[3]，而我国粮食资源并不丰富，因此将农林废弃物转化为燃料乙醇，形成产业化利用，非常适合我国的国情，从能源安全角度上看也是十分有利的，而且可消除由焚烧秸秆造成的环境问题。 2纤维素制取乙醇基本原理[4] 纤维素废弃物的主要有机成分包括半纤维素、纤维素和木质素3部分。前二者都能被水解为单糖，单糖再经发酵生成乙醇，而木质素不能被水解，且在纤维素周围形成保护层，影响纤维素水解。 半纤维素是由不同多聚糖构成的混合物，聚合度较低，也无晶体结构，故较易水解。半纤维素水解产物主要是木糖，还包括少量的阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖，含量因原料不同而不同。普通酵母不能将木糖发酵成乙醇，因此五碳糖的发酵成为研究的热点。 纤维素的性质很稳定，只有在催化剂存在下，纤维素的水解反应才能显著地进行。常用的催化剂是无机酸和纤维素酶，由此分别形成了酸水解和酶水解工艺，其中的酸水解又可分为浓酸水解工艺和稀酸水解工艺。纤维素经水解可生成葡萄糖，易于发酵成乙醇。 木质素含有丰富的酚羟基、醇羟基、甲氧基和羰基等活性基团，可以发生氧化、还原、磺甲基化、烷氧化和烷基化等改性反应。通过木质素改性和综合利用，可提取许多高附加值的化学产品，为提高木质纤维素生产燃料乙醇的经济性开辟了新的途径，日益受到科技工作者的重视[5，6]。 3纤维素生产乙醇工艺 3.1水解工艺 3.1.1浓酸水解 浓酸水解在19世纪即已提出[7]，它的原理是结晶纤维素在较低温度下可完全溶解在硫酸中，转化成含几个葡萄糖单元的低聚糖。把此溶液加水稀释并加热，经一定时间后就可把低聚糖水解为葡萄糖。 浓酸水解的优点是糖的回收率高(可达90%以上)，可以处理不同的原料，相对迅速(总共10-12h)，并极少降解[8]，但对设备要求高，且酸必须回收。 图1为Arkenol公司的浓酸水解流程[9]。该流程中对生物质原料采用两级浓酸水解工艺，水解中得到的酸糖混合液经离子排斥法[10]分为净化糖液和酸液。糖液中还含有少量酸，可用石灰中和，生成的石膏在沉淀槽和离心机里分离。分离得到的稀硫酸经过脱水浓缩后可回到水解工段中再利用。华东理工大学开发了双极膜电渗析法分离水解液中的糖和酸，同时对水解液的无机酸和有机酸进行回收。 通过实验验证了使用双极性膜电渗析法进行生物质水解液的糖酸分离在技术上是可行的[11]。 据Arkenol公司中试装置的实验结果[9]，该水解工艺可得12%-15%浓度的糖液，纤维素的转化率稳定在70%，最佳条件下可达到80%，酸回收率也可达到97%。
生物能源新突破——纤维素乙醇技术 作者：康泰斯 关键字：纤维素乙醇，康泰斯，生物能源 纤维素生物质是由纤维素（30-50%），半纤维素 （20-40%），和木质素（15-30%）组成的复杂材 料。纤维质生物质中的糖以纤维素和半纤维素的 形式存在。纤维素中的六碳糖和和玉米淀粉中含 有的葡萄糖一样，可以用传统的酵母发酵成乙 醇。而半纤维素中含有的糖主要为五碳糖，传统 的酵母无法经济地将其转化为乙醇每一种植物 的确切成分都不尽相同。纤维素存在于几乎所有 的植物生命体中，是地球上最丰富的分子。一直 以来，将纤维质生物质转化成乙醇是科学家们面对的巨大挑战。酸、高温等苛刻的条件都曾经被用来尝试将纤维素分子打断、水解成单一的糖。 随着石油资源的逐渐枯竭和环境的日益恶化，大力推广使用可再生能源技术已成为许多国家能源发展战略的重要组成部分，以减少对化石能源的依赖和温室气体的排放。 被纤维素乙醇技术，是一种高端的清洁能源技术，因为它可以被用来替代传统的粮食乙醇技术，利用地球上广泛存在的纤维素质生物原料生产清洁的乙醇燃料，被寄予了很高的期望。 作为纤维素乙醇领域研发的领头羊之一，M&G (Gruppo Mossi and Ghisolfi)集团在过去几年中，对包括生物质原材料的收集和运输，能源作物的选择和种植、预处理，水解或酶解，混合糖的发酵等纤维素乙醇生产的各主要技术环节进行了广泛而且深入的研究，取得了巨大的进展，已经开发了专有的一体化纤维素乙醇生产技术PROESATM，并于去年开始在欧洲建设年产四万吨的纤维素制乙醇的工业化示范装置。与其它现有和正在开发中的工艺相比，M&G技术的独特的预处理工艺和酶解工艺，可以显著降低投资和生产成本，同时可以适用包括农业废弃物、林业废弃物、糖业废弃物以及能源作物等等来源广泛的多种生物质原料，应用地域没有限制，具有非常好的经济性和地域适应性。 M&G集团的年产4万吨纤维素乙醇工业示范项目，位于意大利北部城市CRESCENTINO，将利用当地的农业废弃物（麦草、秸秆等）以及能源作物作为原料。目前项目进展顺利，预计将于2011年底投入运行。整个装置由M&G集团的全资子公司康泰斯CHEMTEX全球工程有限公司负责设计和建设。装置建成后，将对从原料供应、生产到产品应用的整个产业链进行示范，并为将该技术进一步放大到年产15万吨到20万吨年做准备。
探索中国燃料乙醇发展之路 在近年煤化工、能源替代、环保节能的投资热潮中,燃料乙醇无疑手持“尚方宝剑”，一则国家选定四家企业,并划定各自试点销售区域;二则每吨燃料乙醇国家补贴千元之多,且行业准入门槛也在不断提高。但是，随着燃料乙醇逐步市场化,国家的支持方式将进行转变,从成本加利润，到定额补贴,再到2008年底取消补贴，中国燃料乙醇将走怎样的发展之路???探索中国燃料乙醇发展之路????一、概述 燃料乙醇，是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料,经发酵、蒸馏、脱水后而制得的无水乙醇。车用乙醇汽油（以下简称乙醇汽油）,就是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配而形成的一种汽车燃料,又称汽油醇。 （一）燃料乙醇是油品的优良品质改良剂，不是“油” 乙醇具有许多优良的物理和化学特性。燃料乙醇按一定比例加入汽油中，不仅是优良的油品质量改良剂,或者说是增氧剂,还是汽油的高辛烷值调和组分，因此，燃料乙醇不是简单作为替代油品使用的。? (二）乙醇汽油属于国际上通行的新配方汽油,是无铅汽油的升级换代产品? 汽油里加入１0％的乙醇,油品的含氧量可达到3.５%,辛烷值(我国的汽油标号）可提高近3个标号,同时又降低了油品的芳烃含量，使油品的燃烧性能、动力性能和环保性能均得到了改善。尽管我国200０年才全面推广无铅汽油,20０１年才在北京、上海、广州三市推广新配方汽油(添加ＭTBE的清洁汽油）,但在国际上，无铅汽油早已被以MＴBE及乙醇为添加剂的新配方汽油所代替。? 二、世界燃料乙醇产业发展现状 ?自巴西、美国率先于上世纪７0年代中期大力推行燃料乙醇政策以来，加拿大、法国、西班牙、瑞典等国纷纷效仿,均已形成了规模生产和使用，１９９9年，美国燃料乙醇消费量约４５０万吨,２0０6年达到5５０万吨，巴西则更多，2005年消费量约970万吨，占全国汽油消费量的4３％,２0０６年超过１000万吨。?美、巴等国推行燃料乙醇给国家带来巨大的综合收益，如刺激农业、维护粮价、完善能源安全体系、减少对石油依赖、节约外汇、增加就业、增加财政收入、改善燃油品质及大气环境质量等，均为世界所共认。目前,许多农业资源国如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非等国政府均已制定规划，积极发展燃料乙醇工业。 ?三、中国燃料乙醇产业发展现状 （一)概况 由于燃料乙醇在中国的推广使用还处在初级阶段,产销的各个环节政府行为色彩比较浓,离真正的市场化有很大距离。为了合理的利用资源,国家对燃料乙醇的立项投产非常谨慎，受到严格控制。2004年２月10日,八部委联合下发《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》，在我国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。目前国内经过审批认可的已投产企业有四家:河南天冠燃料乙醇有限公司、吉林燃料乙醇股份有限责任公司、安徽丰原生物化工有限公司、黑龙江华润酒精有限公司。根据《车用乙醇汽油扩大试点工作
深圳市深福源信息咨询有限公司 客服电话：400-001-7350据国际能源署 (IEA)统计，截至目前共有102 个纤维素项目，有3个示范项目已运转，8个项目在建，预计至2016 年将有15 个项目投产。 2013年美国使用30%的玉米生产了3 949 万t 燃料乙醇，使美国石油对外依存度降低6%，降低汽油消费价格0.5?1.5 美元/加仑，燃料乙醇替代了源于4.62 亿桶原油精炼的汽油，这些原油相当于美国从委内瑞拉和伊拉克进口量的总和，燃料乙醇行业创造8.6 万个直接工作岗位、30 万个间接就业岗位和440 亿美元GDP，上缴83 亿美元税收，对农业纯收入贡献1 310 亿美元。预计2014 年全球纤维素乙醇产能将超过30 万t/年。2014年美国将有6 个纤维素乙醇工厂完成建设。 另据不完全统计，目前我国纤维素乙醇产能12.5万吨/年，而真正规模量产的纤维素乙醇产能仅6万吨。 第一章纤维素乙醇概述 第一节简介 一、定义 二、工艺流程 第二节发展历史 第二章2013-2014年全球纤维素乙醇行业发展现状分析 第一节 2013-2014年全球纤维素乙醇发展概况 第二节 2013-2014年全球主要国家纤维素乙醇行业发展情况分析 一、美国 二、法国 三、德国 四、巴西 第三节2013-2014年国际纤维素乙醇研究政策、规划与行动 一、美国 1、纤维素乙醇路线图 2、国家生物能源行动计划 3、美国复兴与再投资计划 4、美国清洁能源与安全法案 5、美国纤维素乙醇研发的其他资助计划 6、美国在建的纤维素乙醇项目 二、加拿大 三、欧盟
深圳市深福源信息咨询有限公司 客服电话：400-001-7350 四、瑞典 五、其他国家 1、日本 2、西班牙 3、印度 第三章 2013-2014年中国纤维素乙醇行业市场动态分析 第一节2013-2014年中国纤维素乙醇市场分析 第二节纤维素乙醇市场规模 一、2013-2014年中国纤维素乙醇产能统计分析 二、2011-2014年中国纤维素乙醇产量统计分析 第三节 2011-2014年中国纤维素乙醇销量分析 第四节 2013-2014年纤维素乙醇产业化进展分析 第四章2013-2014年国内外纤维素乙醇行业发展对比分析 第一节2013-2014年纤维素乙醇行业发展分析 一、2013-2014年全球纤维素乙醇行业发展分析 二、2013-2014年国内纤维素乙醇行业现状分析 第二节2013-2014年纤维素乙醇市场现状 一、市场概述 二、市场规模 第三节2013-2014年纤维素乙醇行业国内与国外情况对比分析 一、燃料乙醇国内外对比 二、纤维素乙醇行业国内外对比 第五章2013-2014年纤维素乙醇产品制造技术工艺发展 第一节行业技术发展分析 一、纤维素乙醇技术发展现状 二、2013-2014年纤维素乙醇研究新进展 第二节纤维素乙醇研究进展与关键技术分析 第三节技术发展趋势 一、纤维素乙醇研发值得关注的问题与新兴技术 二、中国纤维素乙醇的发展潜力 三、针对纤维素乙醇发展的前景分析与争议 第六章2011-2013年中国纤维素乙醇行业主要数据监测分析 第一节 2011-2013年行业偿债能力分析 第二节2011-2013年行业盈利能力分析 第三节 2011-2013年行业发展能力分析 第四节 2011-2013年行业企业数量及变化趋势 第七章2013-2014年纤维素乙醇行业竞争分析 第一节行业集中度分析 第二节行业竞争格局 第三节区域竞争格局 第八章2013-2014年中国纤维素乙醇企业竞争策略分析
燃料乙醇的生产技术 2008-09-27 09:01:01 作者：蒲公英来源：中国生物能源网浏览次数：197 网友评论 0 条 燃料乙醇的生产技术 生物燃料乙醇是通过发酵法生产的，即利用微生物的发酵作用将糖分或淀粉转化为乙醇和CO2，也可将纤维素类水解生成单糖后再发酵产生乙醇。用于发酵法制取燃料乙醇的原料，按成分分为三种 ... 生物燃料乙醇是通过发酵法生产的，即利用微生物的发酵作用将糖分或淀粉转化为乙醇和CO2，也可将纤维素类水解生成单糖后再发酵产生乙醇。用于发酵法制取燃料乙醇的原料，按成分分为三种：糖质、淀粉质和纤维素，后两种原料均需要先通过水解得到可发酵糖；按照发酵过程物料存在状态，可分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法；根据发酵醪注入发酵罐的方式不同，可分为间歇式、半连续式和连续式。 糖质原料制取乙醇技术是以甘蔗、甜高粱茎秆为原料，经过物理方法预处理后，采用发酵蒸馏的方法生产燃料乙醇；淀粉质原料制取乙醇技术是以玉米、木薯、甘薯等淀粉含量高的生物质为原料，经过粉碎、蒸煮和糖化后，形成可发酵性糖，再进行发酵处理，得到燃料乙醇的技术；纤维素原料制取乙醇技术是以秸秆为原料，经过物理或化学方法预处理，利用酸水解或酶水解的方法将秸秆中的纤维素和半纤维素降解为单糖，然后，再经过发酵和蒸馏生产的燃料乙醇的技术。 表 1 各类燃料乙醇生产工艺技术特性的对比
目前，我国淀粉类原料发酵法制取乙醇技术比较成熟，并已经进行了工业化生产，中粮集团正在广西北海建设年产20 万吨燃料乙醇项目。我国在甜高粱、木薯等能源作物开发和利用方面取得了一定成绩，自主开发的固体、液体发酵工艺和技术达到应用水平，并在黑龙江省建成年产5000 吨的甜高粱茎秆生产乙醇示范装置。但是，目前还存在着发酵菌种培育、关键工艺和配套设备优化、废渣废水回收利用等问题。据测算，我国农作物秸秆年产量约6 亿吨，其中有1.5亿～2 亿吨可能源化利用。纤维素原料来源比较丰富，有一定的发展前景。国际能源公司都在竞相改进将纤维素转化为乙醇的技术。但由于技术上的限制，目前世界上还没有一家纤维素乙醇制造厂的产量达到商业规模。我国也正在开展纤维素制取燃料乙醇的技术研究开发，中粮黑龙江肇东酒精有限公司、安徽丰原集团、山东龙力科技有
纤维素酶的研究进展及应用前景 摘要 我国近年来在纤维素酶研究应用领域取得了很大进展。纤维素酶是一组能够分解纤维素产生葡萄糖的酶的总称，按照功能可以分为内切葡糖聚酶，外切葡糖聚酶和β-葡聚糖苷酶。它在纺织，酿酒，食品与饲料行业的市场潜力是巨大，受到国内外业内人士的看重。本文综述了纤维素酶的组成，结构，分类，理化性质与作用机理，阐明了生产纤维素酶的微生物种类，纤维素酶的发酵工艺及高效分解菌。介绍了纤维素酶的特性，重要意义，在各领域的应用，并对其未来研究趋势进行了展望。 关键字：纤维素酶研究应用 前言：因为资源枯竭、能源短缺及环境污染等问题日益加剧，世界各国都在寻找开发新能源。纤维素类物质是自然界中分布最广泛、含量最丰富、生成量最高的有机化合物，也是自然界中数量最多的可再生类质。但这些纤维素大部分没有被开发，造成巨大的资源浪费和环境污染。近年来关于纤维素酶的基础研究获得了显著的进展，主要包括酶的组成部分和结构、发生降解的机理、基因的克隆和表达、酶的发酵和生产、应用等方面。由此可见生产纤维素酶对人类生存环境的改善和可持续发展有着举足轻重的地位。 1，纤维素酶的来源和分类 纤维素酶的最主要来源是微生物，用其生产是最为有效和方便的。不同微生物合成的纤维素酶在组成上差异明显。对纤维素的降解能力也不尽相同。细菌与放线菌生产的纤维素酶产量均不高，在工业上很少应用。而真菌具有产酶的诸多优点：产酶能力强，产生的纤维素酶为胞外酶，便于酶的分离和提取，且产生纤维素酶的酶系结构较为合理；酶之间有强烈的协同作用，降解纤维素的效率高。纤维素酶是一类能够把纤维素降解为低聚葡萄糖、纤维二糖和葡萄糖的水解酶。根据纤维素酶的结构不同，可把纤维素酶分为两类：纤维素酶复合体和非复合体纤维素酶。纤维素酶复合体是一种超分子结构的多酶蛋白复合体，由多个亚基构成。由四个部分构成：脚手架蛋白、凝集蛋白和锚定蛋白结合体、底物结合区域和酶亚基。非复合体纤维素酶主要由好氧的丝状真菌产生，如子囊菌纲和担子菌纲等的一些种属。它是由不同的三种酶所构成的混合物，即内切葡聚糖酶、外切葡苷糖酶和B一葡萄糖苷酶。 2，纤维素酶的组成与结构 因为种类和来源的不同，纤维素酶的结构存在较大差异，但是通常均具有2
美国生物燃料乙醇生产近况 王正友 (国家粮食局外事司,北京 100038) 中图分类号:TS209 文献标识码:D 文章编号:1007-7561(2006)01-62-01 生物燃料乙醇生产原料可以是玉米、高梁、小麦、大麦、甘蔗、甜菜和土豆等,另外纤维质原料如城市垃圾、甘蔗渣、小树干、木片等都可用来生产生物燃料乙醇,但这些应用还没有商业化。美国生产生物燃料乙醇基本上采用玉米,也利用一部分高梁,美国生物燃料乙醇工业正在以前所未有的速度发展。 在十九世纪八十年代,美国生物燃料乙醇企业的生存还比较困难,随后的十年中,企业只是基本维持,没有什么效益,到1995年,美国只剩44个乙醇厂,其中有11个是湿法工艺。九十年代后期,生物燃料乙醇生产开始采用干法工艺,从而大大缩短了加工项目的建设周期,并且提高了生产效率。美国生物燃料乙醇工业近年来得到发展,其中一个重要的政策基础是淘汰甲基叔丁基醚(MT BE,一种汽油抗爆成份,污染地下水),美国已有18个州禁止使用MT BE,生物燃料乙醇理所当然成为最环保的替代品。另一个市场因素是石油价格暴涨,世界原油价格今年每桶最高达到了70.85美元,添加生物燃料乙醇的经济性及社会意义日益显著。2004年,美国生物燃料乙醇产量达到了34亿加仑,比2003年的28.1亿加仑增加了21%。到2005年底,生物燃料乙醇产量将达到40亿加仑,增涨势头非常强劲。2005年,美国通过了能源安全法案,这部法令为生物燃料乙醇工业进一步发展提供了更为广阔的空间。 目前,美国百分之九十以上的生物燃料乙醇生产厂位于玉米带,近一半企业属于农民合作社,2005年内正在新建的20多家企业也是由农民和当地其他资本投资的。有人这样来描述美国生物燃料乙醇工业发展过程,年产量突破10亿加仑用了十年时间,突破20亿加仑又用了十年时间,而突破30亿加仑只用了两年时间。见图1。 2005年8月,美国总统布什签署了新的能源安全法案,其中有关再生能源标准(RFS)的政策要求,机动车燃料必需使用一定比例的再生能源,这将使生物燃料乙醇的年需求量大幅增长。预计到2012 收稿日期:2005-12-06 作者简介:王正友(1972-),男,江苏南京人,副处.年,每年至少消耗75亿加仑生物燃料乙醇,是目前产量的2倍。这个标准对美国生物燃料乙醇工业的发展将产生深远的影响,也会吸引大量资金投入到农产品深加工业,创造约20万个就业机会。从2005年至 2012年,再生能源标准将促使美国对生物燃料乙醇新增扩大生产投资近60亿美元;用于原料和劳动力投资700亿美元,其中430亿美元用于购买玉米。另外,再生能源标准对美国能源平衡也会产生积极影响,到2012年,由于生物燃料乙醇的使用,可以使美国少进口21.3亿桶的原油,减少641亿美元的外汇支出,使美国原油进口依存度从67.4%下降至62.3%。 图1 美国生物燃料乙醇生产情况 (数据来源:美国能源局。)美国是世界上最大的以谷物为原料生产生物燃料乙醇的国家,2004年,美国生产乙醇消耗了3200万吨玉米,占产量的11%。另一个生物燃料乙醇生产大国是巴西,不过巴西主要用甘蔗为原料生产生物燃料乙醇,美国和巴西生物燃料乙醇产量之和比全世界其他所有国家生产生物燃料乙醇总量还要多。随着各国对环保问题的重视,以及对循环能源需求的增加,生物燃料乙醇市场需求越来越大,各国对生物燃料乙醇都规定了具体的添加计划。巴西要求加入比率为25%;欧洲国家目前为2%,2010年要 达到5.75%;加拿大萨斯喀彻温省为7.5%,温尼泊 省为10%;哥伦比亚为10%;泰国为10%;阿根廷要 求在未来5年内达到5%,中国已在部分省要求在 汽油中加入一定比例的生物燃料乙醇。 (编译自《世界粮食》、美国乙醇联盟资料等) 完26 企业与市场粮油食品科技第14卷2006年第1期
全球乙醇行业现状分析 美国是燃料乙醇生产的第一大国，2007年8月，美国乙醇产量达到68.13亿加仑（277.0亿升）。美国燃料乙醇生产主要依靠玉米，通过转基因技术和扩大种植面积，美国玉米产量近年增长迅速，目前有30%的玉米是用于燃料乙醇的生产。除玉米乙醇外，为促进纤维素乙醇的发展，2005年颁布的美国能源政策法案（EPACT）为此制定了优惠政策。 巴西主要依靠甘蔗来生产燃料乙醇。2001年，巴西取消了对燃料乙醇的补贴，由市场供求直接调节。目前，巴西年产酒精已超过1200万吨，酒精在汽油中的添加比重为20%~25%，50%以上的汽车使用酒精燃料，而该国生产的新一代汽车可以完全使用乙醇为燃料。 目前，我国燃料乙醇以粮食为主要原料，生产成本较高，价格偏低，必须要依靠政府的补贴才能够保本/盈利。受单产和播种面积的限制，未来我国玉米生产将难以满足燃料乙醇生产的工业化需求，完全使用玉米生产燃料乙醇在我国并不现实。 2007年9月，国家发改委发布《关于促进玉米深加工业健康发展的指导意见》。 《意见》指出，“十一五”期间原则上不再核准新建玉米深加工项目，要求各地立即停止备案玉米深加工项目，而且要对在建、拟建项目全面清理对已备案尚未建的项目全面叫停。这也意味着我国将停止新建玉米燃料乙醇企业。 中粮集团准备在广西、河北、内蒙古三地新建共计80万吨乙醇项目，这些项目都将避免直接以玉米、小麦等粮食为原料。2006年10月，中粮集团投资的国内第一个用木薯生产、年产20万吨燃料乙醇项目在广西开工。2007年8月，河南天冠集团新建了年产3000吨的纤维素乙醇生产线。 木薯是替代玉米的最佳选择。其主要优势有：原料优势（生物特性好、种植面积广阔、单产增长潜力大）；酒精生产率高于其它作物；木薯乙醇生产的成本较低。 从长期看，纤维素乙醇的发展潜力最大。按照美国每4吨秸秆出产1吨乙醇的技术水平，我国林业废弃物资源将能生产1.5亿吨燃料乙醇。 若10万吨木薯乙醇项目08年投产，北海国发(行情股吧)的业绩将有一定提高，其幅度将主要取决于木薯价格和燃料乙醇价格。按目前的木薯价格450元/吨，燃料乙醇价格4500元/吨，酒精蛋白饲料价格1200元/吨计算，该项目投产后每年将盈利4312.5万元，按项目增发7000万股计算，将增加摊薄后每股收益0.12元。 海南椰岛若投资20万吨木薯乙醇项目，业绩将有大幅提高，该项目投产后每年有望盈利10312.5万元，按项目增发8000万股计算，将增加摊薄后每股收益0.42元。 2007年，丰原生化(行情股吧)的玉米乙醇项目将使每股收益增加0.05元。 提示：以上，为我们对于这些项目的盈利情况所进行的测算，其基础数据来源于我们对乙醇项目的目前和历史的情况了解，部分数据并未征得公司意见。为此，我们对这些公司暂不给予评级，有待对公司的进一步跟踪调研。 一、国外燃料乙醇行业的发展概况 乙醇作为发动机燃料始于20世纪30年代，但是由于种种原因一直没有得到广泛的应用。直至上个世纪70年代，受到两次石油危机的冲击和对汽车尾气排放的限制，一些石油资源匮乏、人口密集、生物资源丰富的国家在立法和政策上鼓励以醇类（主要为乙醇）作为车用汽油调和组分。 第一个燃料乙醇项目——ProAlcool于1975年诞生在巴西；接下来在1978年美国、加拿大也开展了类似的项目。目前开展此项目最为活跃的国家是美国和巴西，这两个国家乙醇产量约占全球乙醇总产量的70%以上。欧洲各国也对发展生物燃料表现出极大兴趣，开始加大力度进行研究、推广和使用乙醇汽油。 随着各国加大了乙醇汽油应用的力度，带动了世界燃料乙醇的产量逐年攀升。到2005
生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法及系统 燃料乙醇作为一种较为清洁的能源，生产成本较低，得到广泛应用，暂时解决了能源需 求的矛盾。为了推动可持续发展，实现绿色发展，在加强人们生态环保意识的同时，还要就 燃料乙醇的制造工艺、合理加工以及燃料乙醇产生的废气废液处理办法进行改进和创新，完 善燃料乙醇作为新型能源的功效，推动社会和经济发展。 二、生物发酵法制燃料乙醇 现阶段燃料乙醇制造的工艺已出现三代，第一代燃料乙醇分为糖基乙醇和淀粉基乙醇， 主要以玉米、甘蔗中所含的酵糖作为原料，进行生物发酵制乙醇，是目前最为常见的制燃料 乙醇方法。第二段燃料乙醇是纤维素乙醇，以木质纤维素类为主的生物物质，主要来源包括 农业废料、林业产物及废弃物、（藻类）和城市垃圾等，第三代燃料乙醇就是主要以藻类为 原料通过生物法生产的燃料乙醇。 生物法又称生物发酵法，是通过生物物质所含的物质，经过水解、发酵等一系列工序制 成燃料乙醇。生物发酵法是现阶段制燃料乙醇最主要，也是最普遍的一种方法。根据不同原 料所含的物质不同，生产工艺和工序都有相应的变化。粮食作物作为原料以碾磨、液化和糖 化工艺为必须内容，木质纤维的步骤则必备预处理和水解工序，本身高糖类物质则可以省去 部分步骤。值得注意的是，一些物质在操作过程或者运输时沾染了金属或有毒物质，还需要 进行先解读再提取，以防不良化学反应的产生。 燃料乙醇的一般生产工艺，如图1所示： 生物发酵法在粉碎原料之后需要进行蒸煮的工作，因为物质原料富含植物细胞，蒸煮后，会促进原料中的淀粉酶与淀粉发生化学反应，发生水解，进行发酵。 生物发酵法要确保酵母菌的酒精发酵环境，视情况而定，进行相应的高压、高温环境蒸 煮操作。 三、生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法 生物发酵法制燃料乙醇生产中不可避免的会出现相应的废气废料，纤维素乙醇废液是一 种高温度、高悬浮物、粘度大、呈酸性的有机废水，其主要含有残余的糖、纤维素、木质素、各种无机盐及菌蛋白等物质。一般来源于制燃料乙醇各个工序中，要想妥善处理相关问题， 需要优化制造工艺，从源头解决；或是加强后续补救措施，解决废气废液的排放问题。 （一）源头处理方法 在生产过程中优化处理就是指在提高燃料制乙醇的液化效果，使得原料物质中所含有的 糖被全部利用。因为没有被完全利用的糖分会随着水解过程中产生的水排除，形成废液。并 且未被利用的糖也是一种资源浪费。通过对液化的温度、时间和工艺方法的优化，使得生物 发酵法进行连续发酵，提高燃料乙醇的制作效率。通过连续发酵法，把发酵罐之间的串联起来，使得总会有发酵反应进行。 优化蒸馏工序也是减少制燃料乙醇废气废液的办法之一，通过燃料乙醇直接加热气体的 方法，进行蒸馏后排出，这种方法既不环保，又造成资源浪费。需要优化蒸馏技术，通过差 压蒸馏，使得两边蒸馏塔中的压强有一定差异，使得负压塔能够排出二氧化碳等有害物质，
纤维素乙醇的研究进展 燃料乙醇作为可再生的生物能源之一，其发展前景是十分广阔的。然而，纵观世界各国燃料乙醇发展的历程和现状，可以看出燃料乙醇生产过程的经济性始终是突出问题，其生产成本一直难以同成品油的价格相竞争，其中原料成本和能耗成本占燃料乙醇生产总成本的比例高达90%。因此使用木质纤维素类物质作为燃料乙醇的生产原料，逐步替代日益减少的石油资源，是各国政府的战略发展目标[77]。国内外纤维素乙醇的进展 早在20世纪70年代的第一次石油危机时，美国就开始了用秸秆等木质纤维素类物质生产乙醇的研究。在政府大力倡导下，酒精燃料在美国燃料市场上份额已达8%。第一家商业性转化纤维质为酒精工厂1998年l0月由B C International在路易斯安那Jennings破土动工，该厂以蔗渣和稻壳为原料，年产酒精20×106加仑。2006年1月，布什总统提出“先进能源计划”，为美国能源部的清洁能源研究增加22%的投入。因此2007年2月28日美国能源部部长宣布：在今后4年中，能源部将投资3．85亿美元，用于支持包括上述两家加拿大和西班牙公司在内的6个非传统原料(木片、秸秆、柳枝稷等)生物精炼化工厂项目[77]。 在巴西在生产纤维素乙醇方面也走在了世界前列，政府一方面制定政策限制石油消费，一方面开辟大量土地种植糖蔗，利用榨汁后蔗渣发酵生产燃料酒精[78]。在巴西，3/4新车既可以使用乙醇又可以使用汽油作燃料。2003年巴西的双燃料汽车还只占市场总销量的6％，2005年就高达73％。此外，加拿大艾欧基(Iogen)公司和西班牙的Abengoa生物能源公司都在积极尝试大规模工业化生产纤维素乙醇。 我国国内很早关注纤维素乙醇的生产研究，中国科学院早在1980年在广州召开“全国纤维素化学学术会议”，把开发利用纤维素资源作为动力燃料提到议事日程[79]。进入“九五”、“十五”期间，秸秆转化乙醇技术再次受到国家重视。华东理工大学能源化工系颜涌捷教授及其课题组开发的纤维素废弃物稀盐酸水解法制取乙醇技术，被列为国家863重点科研项目。进行了该技术项目的工业性试验，现已在上海郊区集贤建成了年产燃料乙醇600t的实验装置。中国科学院过程工程研究所已在山东泽生生物科技有限公司建立了年产3000t秸秆酶解发酵燃料乙醇产业化示范工程。河南天冠集团用秸秆生产乙醇的年产300t乙醇的中试
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正文目录 1 燃料乙醇——清洁、环保的新型替代能源 (4) 1.1 车用乙醇汽油的组分配比 (4) 1.2 燃料乙醇的代际演变 (5) 2 全球燃料乙醇产业发展情况 (6) 2.1 美国燃料乙醇产业 (8) 2.2 巴西燃料乙醇产业 (9) 3 我国燃料乙醇产业概况 (10) 3.1 我国燃料乙醇行业成长空间巨大 (11) 3.2 我国主要定点生产企业及产能分布 (12) 3.3 燃料乙醇价格与油价绑定，油价低迷期将过行业回暖 (13) 3.4 补贴标准及相关政策 (15) 3.5 行业盈利情况 (17) 4 中粮生化：油价回升、成本下探解放盈利空间 (19) 4.1 玉米价格下跌成本收缩 (22) 4.2 油价上升拉高盈利天花板 (22) 4.3 成本及油价对利润增长的影响 (23) 5 风险提示 (23)
图表目录 图表1：燃料乙醇及乙醇汽油配比示意图 (4) 图表2：各代际燃料乙醇优缺点对比 (6) 图表3：几种燃料作物的乙醇产量、产率对比 (6) 图表4：燃料乙醇主要生产国产量变化 (7) 图表5：2015年世界各国燃料乙醇产量占比(单位：百万加仑) (7) 图表6：美国燃料乙醇产量逐年增长 (8) 图表7：巴西燃料乙醇市场较成熟 (9) 图表8：我国燃料乙醇产量逐年提升 (10) 图表9：乙醇汽油推广率仍待提高 (11) 图表10：燃料乙醇定点企业及产能 (12) 图表11：汽油品质比率表 (14) 图表12：油价自2014年开始萎靡，12月开始显著上涨 (15) 图表13：一代粮食乙醇补贴标准逐年下降（中粮生化数据） (16) 图表14：燃料乙醇相关政策 (17) 图表15：玉米价格快速下跌 (18) 图表16：木薯价格变化趋势 (19) 图表17：2015年各分项业务占比 (20) 图表18：乙醇业务占比逐年增长 (20) 图表19：公司燃料乙醇产销量逐年递增 (21) 图表20：2015年公司燃料乙醇销售市场分布情况 (21) 图表21：利润率受燃料乙醇售价影响较大 (23) 图表22：原料价格及油价对利润影响的分析表格 (23)
泰国纤维素乙醇与广西纤维素乙醇发展状况的调查研究 【摘要】能源危机是当今各国都要面对的事实，部分国家已认识到，发展燃料乙醇是实施能源战略和应对国际能源危机的重要途径，纤维素乙醇因其环保和可再生性，越来越受到世界各国的关注和重视。本文通过对广西与泰国民众进行调查，得到了较客观真实的数据和资料，分析对比两地纤维素乙醇产业的发展状况及前景。 【关键词】纤维素乙醇；异同；优势 ０前言 我国早已意识到，作为一个人口大国将要面临的能源危机，因此，近几年来把发展纤维素乙醇列入国家能源战略之一，而作为这场能源战略的前沿，广西已受到各方越来越多的关注。泰国2001年成立了酒精（燃料乙醇）委员会，把工业部门连接起来建立了酒精政府框架，成为亚洲第一个由政府开展全国生物燃料项目的国家。广西与泰国在气候、地域等方面有诸多相似之处，对该行业的实际情况进行探究，找出优势与不足，取长补短，促进交流与合作，谋求共赢，十分有必要。 １广西纤维素乙醇现状 １．１原料 广西地处热带、亚热带，高温多雨平、雨水相当丰富，适合生长的作物种类相当繁多。甘蔗主要分布于南宁、来宾、玉林、柳州、贵港、崇左等地，而种植面最广的当属贵港；木薯主要集中于武鸣、北海等地，甘蔗渣和木薯渣正是生产纤维素乙醇的主要原料。此外，还有玉米、高粱秸秆、稻壳、草皮、城市绿化废弃物等，均可大量收集，原料方面相对国内其它地方有一定优势。 １．２运输收集成本 收集成本。广西在收集成本上却无优势，主要集中在两个方面；收集周期跟植物生长周期走，如玉米秸秆、甘蔗渣等必须在收割季节后才可以收集，时间空档时原料供应不足，影响了乙醇的持续生产和企业的正常运营。二、据了解生产一吨纤维素乙醇大概需要五吨的原料，用量大而原料地分散，要在一定的区域里满足企业的日常需求量，实现正常生产，难度较大，成本高。 运输成本。由于原料地过于分散，收集足够的原料必需要扩大收集半径，运输路线加长以胶近年油价的飙升、空车作业等因素，令运输成本居高不下。 １．３投资