第二代生物燃料中纤维素乙醇的现状与发展

１ ２ａ ６ 。因此 ， 资源 和环境 方面 的压 力迫 使人 类 越 来
多可再 生形式 的可 再 生 能源 中 ， 物 质 能源 凭 借其 生
巨大 的资源 、 分布 和 开发 使 用 等独 特 优势 成 为 发展 的热点 。地 球 上 每 年 经 光 合 作 用 固定 在 绿 色 植 物 中 的总碳就 达 ２×１ ”ｔ能量达 ３×１ Ｊ生 物量 ０ ， ０ ，
数据表 明 ， 世 界 己探 明 的可 开采 石 油 、 炭 和 天 全 煤 然气 的储 量分别 为 １ ７ ０亿 ｔ ２ ７ ． ８７亿 ｔ １８×１。 ９ 和 ． ０ 亿 ｍ 。 以 目前 的开采 和消耗 速度估 算 ， 油仅 能维 石 持生 产 ４ ， 然 气 和 煤 炭 分 别 可 以供 应 ６ ０ａ 天 ５ａ和
我 国发展 纤维 乙醇 的挑战 与对 策
刘 洪斌
（ 中国石油 化工股 份有 限公 司科技 开发 部 北京 １０ ２ ） ０ ０ ９
摘
要： 在分析 国内外燃料 乙醇发展状 况的基础上 阐述 了以非粮原料 木质 纤维素生产 燃料 乙醇 的重要性 ， 着重论
述 了发展 纤维素燃料 乙醇所 面临的发展 机遇 和技 术挑 战， 同时对我 国纤维 乙醇的产业化发展提 出了建议。
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｏｎ ｔ ｅ ｂ ｓ ｆ ｓ ｍｍａ ｚ ｇ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｉ ａｉｎ ｏ ｕ ｌｅ ｈ ｎ ｌｉ ｈ ｎ ｎ ｒ ｕ ｄ ｔ ｅ ｓｒ ｃ ： ｈ ａ ｉ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｒ ｉ ｈ ｅ ｅ ｏ ｉ ｇ ｓ ｕ ｔ ｆｆ ｅ ｔ ａ ｏ ｎ Ｃ ｉ ａ ａ ｄ ａ ｏ ｎ ｈ ｔ ｏ
随着全球 社会 和 经 济 的高 速 发 展 ， 源 的消 费 能 量 日益攀 升 ， 源 消 费 总量 将 从 目前 的 １０多 亿 ｔ 能 ０

近年来，随着全球经济快速增长，尤其是新兴 经济体的快速发展，世界能源消耗量大幅增加，面 对煤炭、石油等能源资源日益枯竭，环境污染日益 严重以及温室气体大量排放而导致的全球气候变 暖，使得能源供应及经济、社会的可持续发展已成 为世界各国需要面对的最主要问题之一。燃料乙醇 一般是指体积分数达到 99.5%以上的无水乙醇，是 良好的辛烷值调和组分和汽油增氧剂，燃烧乙醇汽
图 2 美国燃料乙醇实际使用情况和政府规定的使用目标
第7期
李振宇等：燃料乙醇发展现状及思考
·1459·
国燃料乙醇的生产，燃料乙醇产量较 2011 年下降 4.6%[12]。 1.2 巴西
巴西是第二大燃料乙醇生产国，以甘蔗为主要 原料，约有 50%的甘蔗用于生产燃料乙醇，燃料乙 醇供应了其国内轻型乘用车 38%的燃料需求。2011 年受甘蔗减产的影响，燃料乙醇减产，总产量为 1665.2 万吨，占世界总产量的 25%，较 2010 年下 降了 19.5%[3]，图 3[13]为近年巴西甘蔗产量（1 hm2= 104m2）。巴西销售燃料乙醇的方式有两种：含水乙 醇和无水乙醇。含水乙醇用于纯乙醇燃料汽车，而 无水乙醇则用于与汽油调和，巴西销售的汽油中均 含有 20%～25%的乙醇。巴西燃料乙醇产业的成功 得益于其灵活燃料汽车（FFV）的推广，目前销售 的汽车中 90%为 FFV，其燃料乙醇生产企业大多都 与蔗糖生产相结合，共有 350 座燃料乙醇生产厂， 约有 80%位于巴西圣保罗州，另有 20%位于巴西北 部地区。其中 273 座工厂可同时生产糖和乙醇，单 生产燃料乙醇的工厂仅有 77 座。 1.3 德国
（1Petrochemical Research Institute，PetroChina Company Limited，Beijing 100195，China；2PetroChina Fuel Oil Co.， Ltd.，Bejing 100123，China）

遇， 以燃料 乙醇等替代能源为代表 的国家能源供应 多元 以立 法的形式鼓励 包括燃 料 乙醇 在 内的生物质液 体燃 化 战略 已成为我 国能源政策的一个重要方 向。 １ 燃料乙醇产 业的发展状况 １ 发展现状与趋势 ． １
我 国的能源形势和发展现状 ，对我 国提出了发展生 术发展规划纲要》 ２０ 出台的《 和 ０７年 生物产业发展规划 物质能源的要求。 燃料乙醇作为一种重要 的生物质能 ， 引起 纲要》 都将生物能源的研究 开发 列为重 点。２ ０ 年 ９ ０７ 月 了我国的重视。 ０ １ ２０ 年国家决定在全国推广使用车用乙醇 我国政府发 布了《 可再生 能源中长期发展规划》 将生物 ， 汽油 ， 并开始大量开发燃料乙醇 ， 截至 ２ ０ 年我国燃料 乙 能源确立 为可再生 能源 的重 要组成部 分 ，并 制定 了到 ０６ 醇总产量达到 １０ ６ 余万吨，居世界第 ３ 。自 ２０ 年 以 ２２ 位 ０６ ０ ０年我国燃料 乙醇的具 体发展 目标 。 国家对于燃料 乙 来， 我国不再新增以谷物为原料的燃料乙醇生产能力 ， 重点 醇的相关规 定还在逐 步完 善 ， 充分体现 了国家对 于发展 支持甜高粱 、 、 木薯 纤维素等非粮原料燃料乙醇的发展 。在 燃料 乙醇产业 的重视 。 黑龙江 、 内蒙古 、 山东 、 新疆和天津等地已经开展甜高粱 的 １ － 国家对车用 乙醇 汽油 市场实行 政策 引导 ２０ ．３ ２ ０势 ， 我 ２１ 原料资源与技 术上的局 限性 是 ． 国面对 的战略性问题。能源问题涉及多领域 、 多部门 ， 我 ２１ 粮食 原料 ．１ ．
国为加强 能源战略决策 和统筹 协调 ， 在机构改革方案 中 提出组建 国家能源局。２ ０ ０ ８年 ８ ， 月 国家能源局正式揭
料 乙醇 ，仅种植木薯 ，就可 以生产全 国推广燃 料乙醇 的 １ ％。从长远来看 ， 只是燃料乙醇的过渡性原料 ， ０ 这些 纤维 乙醇汽油使用试点工作实施细则》明确试点 目的、 ， 范围、 时 间及必要性 ， 并制定了试点期间财政税收价格政策。 在初步

合 作 经 济组 织 指 导办 公 室 ，辽 宁省 等 地 则建 立农 民专 业合 作 社 发 展联 席 会议 制 度 。 我 国 目前 农 民
专业合作社 已有 ２ 万多个 ，将来发展如果按照 ５％农户入社 ，根据 目 ７ ０ 前合作社规模 ，合作社将达
１ ０ 个 ，这 么多 的合 作社 ，必 须 有专 门的指 导机构 进 行指 导 。建 议借 鉴 国外做 法 ，在 总结 各地 经 ５万
作者简介 ：丁声俊 （９０ ） １ ４ 一 ，男 ，研究员 ，我国著名粮食 问题专家。研究方向 ：粮食 与农业经 济。
（ 接第７ ） 上 页
第 五 ，要 处 理好 多 部 门扶 持 指导 关 系 。从 各 地情 况 看 ，财政 、金融 、农业 、工 商 、税 务 、商
业等部 门和科协 、供销社等系统在促进农 民专业合作社发展中都做 了大量工作 。但相互之间的协
摘
要 ：为 满足 国民经济 高速持 续发展 对新 型能 源 日益增 长的需 求 ，适应 改善我 国能源
消 费结构 、节 能减排 、发展 低 碳 经济 的需要 ，加 快发 展 生物 质 能源是 一项 战略 选择 。 文章
阐述 了大 力发展 新兴 生物 燃料 产业 具有 的 重大 经济社 会 意义 ，提 出以大批粮 食 、食 用 油为 原 料 生产 生物燃料 ，是 第一代 生物 燃料 ，在 我 国发展 中遭 遇 到不 可逾越 的障碍 。认 为 大力
一
、
我 国第 一 代 生 物 燃 料 乙 醇 遭 遇 到 难 以 逾 越 的 障 碍
迄今 ，生 物燃 料 已经 历两 代 产 品 ：以 粮 食 （ 括 小 麦 、玉 米 、甘 薯 、木 薯 等 ） 原 料 生 产 的 包 为 生 物 燃 料 乙醇 ， 以及 以 油 料 生 产 的生 物 柴 油 ，被 称 为 “ 一 代 生 物 燃 料 ” 第 ；而 以 纤 维 素为 原 料 生 产 的生 物 燃 料 乙 醇 被 称 为 “ 二 代 生 物 燃 料 ” 在 我 国 ，第 一 代 生物燃 料 的发 展遭 遇 到难 以逾 越 第 。 的原 料 障碍 ，必须探 求新 的原 料来 源 。这 是 因为 ：第 一 ，小麦 是居 民的 主要 口粮 ，供 求关 系呈现 紧

收 稿 日期 ：０ ０—０ ２１ ４—０ ８
许多 国家 和研 究机 构开 始探索 “ 非粮 ” 燃料 乙醇 的生
产途 径 。迄 今 ， 们 把 以 粮 食 （ 括 小 麦 、 米 、 人 包 玉 甘 薯 、 薯 等） 木 为原料 生产 的生物 燃料 乙醇 ， 称为 “ 第一 代生 物燃 料 乙醇” 由 于粮 食 燃料 乙醇 在 其发 展 中 。 遭遇 到难 易迈 过去 的“ ” 许 多 国家 把 发 展 生物 燃 坎 ， 料 乙醇的 希望转 向纤维 素燃料 乙醇 ， 第 二代 生物 即“
１
作 者 简介 ： 声 傻 ， ， ９ ０年 出 生 ， 究 员 ， 事 粮 食 科 技 丁 男 １４ 研 从 与 经 济 的研 究 工作 。
物 燃 料 乙 醇遇 到 的 危 害粮 食 安 全 的 问题 ， 以及 第二 代 生 物 燃 料 乙 醇 对 于 改 变能 源 结 构 、 护 生 态环 保
境、 替代化 石能 源具有 的前 景和 意义 ， 并提 出了我 国发展 第二 代 生物燃 料 乙醇 的必要 对策 。
关 键词 ： 生物 燃料 ；乙醇 ；能 源 ；对策 中图分 类号 ：２ ６ ２ ￥ １ ． 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：６ ２—５ ２ （０ ０ ０ １７ ０ ６ ２ １ ）３—０ ０ —０ ０１ ５ 自然界 的第 四大能 源—— 可再生 能源 。
敞
Ｖ ｏ１ ７， ０１ Ｎ ｏ ３ ．１ ２ ０， ．
业
ｔｙ ｒ
Ｃｅ ｅ ｌａｎｄ Ｆｏ ｄ ｎ述
我 国发 展生物燃料 乙醇的长 久大计
丁 声 俊
国家粮 食局 科 学研 究院 （ 北京 １ ０ ３ ） ０ ０ ７ 摘 要 ： 介绍 了包括 生物质 能源在 内的新 能源开发 和研 究 的迫切性 和 必要性 ， 概述 了第一代 生

Ｚ ＨＡＮＧ Ｙ ｕ ， ＸＵ Ｊ ｉ ｎ ｇ－ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ， ＹＵＡＮ Ｚｈｅ ｎ． ｈ ｏ ｎ ｇ ，Ｚ Ｈ ＵＡＮＧ Ｘｉ ｎ — ｓ ｈ ｕ ，Ｔ ＡＮ Ｙ ｕ
（ １ ． Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｃ Ａ Ｓ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｒ ｅ ｎ ｅ ｗ ａ ｂ ｌ ｅ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ
关
键
词 ：燃料 乙醇 ；木质纤维素 ；产业化 ；纤维素酶
文献标识码 ：Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ — ０ ４ ６ ０（ ２ ０ １ ４）０ ２ — ０ １ ９ ８ — ０ ５
中图分类号 ：Ｔ Ｑ２ １ ４
Ｉ ｎｄｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ０ ｎ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ Ｃｅ ｌ ｌ ｕｌ ｏ ｓ ｉ ｃ Ｆｕｅ １ ． ｅ ｔ ｈａ ｎｏ ｌ Ａｒ ｏ ｕｎ ｄ ｔ ｈｅ Ｗ ｏ ｒ ｌ ｄ
第４ ３卷 第 ２期
张
宇，等：世界 纤维 素燃料 乙醇产 业化进展
１ ９ ９
在于缺乏成熟 的菌株 （ 微生物法 ） 和高能耗与产物 复杂 （ 化学法 ） 。 目前各国在建设或运行的示范工厂 绝大部分都是采用糖平台技术 ，只有少数工厂采用 的是 合成 气 平 台技术 。
争优势 。他们采用以玉米芯 、玉米秸秆等农业废弃 物提取完功能糖之后 的生物残渣作原料 ，实现了纤 维素燃料乙醇规模工业化生产，成本约为 ４ ６ ０ ０ 元／ 吨 ，被 国家发 改 委 列入 “ 高 技术 产 业 化示 范 工 程” ． 获得 ２ ０ １ １年国家技术发 明奖二等奖 。 ２ ０ １ ２年 ５ 月 １ ４日，龙力生物 收到山东省发改委关于 《 国家 发展改革委关 于山东龙 力生物科技股份有限公 司 ５ 万ｔ ／ ａ 年纤维燃料乙醇项 目核准 的批复 》 的通知 ， 至此 ， 龙力作为 目 前 唯一能够生产二代纤维燃料 乙

、
优 势 不 明 显 其 原 料 供 应 存 在 风 险 受到 价格 上 涨 供
给 季 节性
、
轮 国 际 竞赛
。
种 植结构 调 整等 多种 因 素 制约
。
．
是 刚性需
从 玉 米 制 乙 醇 到 秸秆 制 乙 醇
．
短短数年问
，
折射
求对 应 柔 性供 给
维素
．
而 我 国秸 秆
6
．
、
林 业 废 弃 物 等富含纤
吨 的纤 维 素 乙 醇
51
I
n
du
s
tr ia l de
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l t) p
In e n
t
中试 装 置
产 规模
”
．
目前 这 个 装 置 运 行 良好
，
未 来打 算 扩 大 生
售 收入 达 到
30
，
亿美元
。
。
据 了解
。
在美 国 燃料 乙 醇 已 经 拥 有
。
一
个 大 市场
，
事实 上
醇试 点外
，
除 中粮 集 团 在 黑 龙 江 肇 东 的 纤 维 素制 乙
纤 维 素 乙 醇 的产业 化 研 究工 作也 正 在
通 过 生 物 发酵
．
每 年 它 可 以将
。
多 吨 的农 作
截至
200 8
．
年
8
月
．
全球 有超过
40
个纤维 素
物 秸 杆 转 化 为绿 色 燃 料 乙 醇 有 了完整系统 的
生产 技 术
”
、
目前
．
我 们 已 掌 握 并拥

２ １ 第 ３期 ０ １年
聂
恒 等 ： 维 类 物 质 生 产 乙醇 的 研 究进 展 纤
・２ ・ ９
新 的清 洁燃 料 发 展 路 线 图 ， 出今 后 将 在 植 物纤 提 维原 料水 解 生 产 乙 醇 替 代 汽 油 方 面 下 大 力 气 ＿ 。 ８ Ｊ 美 国能 源 部 还 制 定计 划 ， 望 通 过对 酵母 菌 的基 希
可再 生原 材料 。 三是 有利 于环境 改善 。燃 料 乙醇 既 是 一种 清 洁能源， 又是 一 种 良好 的 汽油 增 氧 剂 和辛 烷 值 调 和组 分 ， 以代 替 四 乙基 铅 和 甲基 叔 丁 基 醚 （ — 用 ＭＴ Ｂ 或 乙基叔 丁基 醚 （ Ｔ Ｅ） 乙醇调 入 汽 油对 降 Ｅ） ＥＢ ，
低 汽 车尾 气 中的 一 氧化 碳 含 量 很有 效 ， 到净 化 起
空气 和保 护环 境 的效 果 。 １ ２ 燃料 乙醇 的 国 内外 发展现 状 ．
在燃 料 乙醇 的生 产研 发 方 面 ， 美 和 巴西 走 北
而 且不 久将会 实现 工业 化 。
在前 列 ， 而且 在未来 ２ 仍然 保 持 着大 规 模燃 料 ０年 乙醇生产 的竞 争力 。
展 新 型 的可 再 生 原 料 和 能 源 已成 为 全 球 的共 识 。
种优 良 的燃 油 品 质改 善 剂 被 广泛 使 用 ， 为 一 种 作
新型的， 可再 生 清 洁 能 源而 越 来 越 受 到世 人 的重 视 Ｊ 。全世 界积 极 推 广使 用燃 料 乙醇 主 要 有 以
下三 个重 要意 义 ：
是 可缓解 石油 紧缺 矛盾 。
二是非 粮纤 维物 质代 替粮 食 生产 乙醇 可有 效 解决 世界粮 食 危机 。 目前 粮食 危 机是 世 界 三大 问 题之 一 。非粮纤 维类 物质 既不 与 人争 粮 又来 源 丰 富， 品种 多 ， 生 时 间 短 ， 生 产 乙醇 无 可 挑 剔 的 再 是

・
９ 主要 的纸业公 司 已经 在倡导 生物燃 、
料。
降低 乙醇 生 产 成本 ， 时 供应 项 目所 有 者 颇 同 有价值 的新 产品 。
・
１、 ０ 预可行 性 研究 结果 是 肯定 的 。 本 文 还介 绍 了石油公 司与 造纸 厂在 纤维 素 乙醇 装 置项 目方 面 组 成 合 资 企 业 的好 处 。 石 油行 业参 与纤 维素 乙醇 装 置合 资企 业 的三
・
・
有一个现成的市场如 Ｅ ０ ｌ 汽油的混合成分 。
谷物 乙 醇 怎 么 啦 ？ 据 美 国能 源 规 划 部 称 ， 国不 能 只依 赖 谷 物 乙 醇 或 乙醇 进 口。 美
增加对更多生物 乙醇的需求如 ８ ％（ ５ 体积） 乙醇（ ８ ） Ｅ ５汽油掺混料 。
乙醇 价格将 随上涨 的 原油 和 汽油 价格而 提高 。 因此 ， 着 对 乙醇 需 求 的持 续 增 长及 随
商人参与造纸厂事业提供了机会 。 这篇文章中介绍的材料得 自最近为一家 造纸 厂完成 的预可 行 性研究 。此研究 得 出 的
主要结论 如下 ：
・
５ 部分整合明显存在增效作用。 、 ６ 现在可得到新政府对纤维素生物燃料 、 项 目的支持。 ７ 使用废木材生产生物燃料中存在固有 、
维普资讯 http:/Hale Waihona Puke
第３ ８卷 ７期 （ ０ ８ ２０ ）
国 内外石 油 化工 快报
・ ９
给更先 进的第 二代 生 物燃 料 。
对 乙醇 的需 求继 续增 长
厂 废物 和 垃圾 填埋 场 获得 的纤 维素 废物 被 回 收作 为纤维 素 乙 醇装 置 原 料 的 新来 源 的话 ，
预计价格上涨 ， 纤维素 乙醇的生产商应该能 够 以超过其 成本 出售 它 们 可能生 产 的一 切产

2013 年 1 月
方志锋等： 木质纤维素类生物质制备生物乙醇研究进展 微波处理可以提高可发酵糖的产率 。
· 31·
目前， 常用的预处理方法主要分为物理法 、 化学 法、 生物法
［5 ］
以及其他联用技术。 其中物理方法主
蒸汽爆破、 微波、 超声波处理等， 通 要包括机械破碎、 过这些方法处理原料可有效地改变天然纤维素的结 碱、 臭氧和其他有机溶剂 构。化学方法主要包括酸、 处理， 可破坏纤维素的晶体结构， 打破木质素和纤维 素的连接。生物法是利用可降解木质纤维素类物质 的微生物产生的酶来降解木质素和溶解半纤维素 。 然而， 上述方法无论从技术还是经济效益方面都不 能使生物乙醇大规模生产。各国研究者针对不同的 木质纤维素类物质提出不同的预处理方法 云杉 2. 1
世界各国亟待解决的能源问题之一 。中国生物质原 料资源十分丰富， 预计到 2030 年， 我国的有机废弃 — —作物秸秆、 物— 林业采伐及加工剩余物、 工业有机 废弃物和城市有机垃圾等原料资源的年产能可达 1. 66 × 10 16 kJ［2］， 其中大部分有机废弃物的重新利 用都涉及纤维素类生物质的降解转化问题 。 天然的木质纤维素类生物质主要包括纤维素、 半纤维素和木质素， 其结构异常复杂， 具有很大的结 晶性。 纤维素是自然界中分布最广， 含量最多， 由葡萄 是由 糖组成的大分子多糖。 其通式为 （ C6 H10 O5 ） n ， D －葡萄吡喃糖基以 β －1 ， 4 糖苷键链接、 定向排列的 线型高分子化合物， 结构式如图 1
随着全球经济的快速发展， 能源危机已经是世 界各国必须面临的难题之一。伴随着石油和天然气 等不可再生能源的逐渐枯竭， 环境压力与日俱增。 生物乙醇燃料作为新能源将是不可避免的发展趋 势。如何开发和利用生物乙醇是目前世界各国学者 共同关注的焦点

１４ 生 物法 ．
常用于降解木质素 的微 生物有 自腐菌、 褐腐菌、软腐菌等 真菌 。 由于成本低和设备简单 ， 生物法预处理具有独特 的优势 ， 可 用专 一的木 质酶处理原料 ，分解木质 素和提高木质素消化 率。 此方法虽然在试验 中取得 了一定的成功 ， 但还停留在实验 室阶段【口 ８ 】
４结 论
与第一代燃料 乙醇使用传统淀粉水解发酵的工艺不同， 第 二代 燃料 乙醇技术非常复杂和昂贵， 纤维素 乙醇要想实现真正 的大规模 商业化生产 ，还必须解决 以下问题 。 第一 ，作物秸秆能量密度小、分散度高、季节性强 ，原料 收集 成本高 ； 第二 ，以 “ 蒸汽爆破技术”为代表的预处理技术有待进一 步优 化 和 完 善 ； 第 三 ，吨纤 维素 乙醇需 要 的酶 制剂 成本 比较高 （０ ０ ２０ ～ ４０ ０ ０元／乙醇） ｔ ，占到纤维素 乙醇生产成本的 ５ Ｏ％以上 。因此 开发高效 的纤维素酶及新 型发酵反应器等核心设备势在必行 ； 第 四， 纤维素全生命 周期 的投入产 出比还比较低 。 木质素 和半 纤维素降解糖 的合理利 用还有待进一步 的技术突破 ，总 之 ，生物质液体燃料行业必须借鉴石化行业 “ 石油炼制和乙烯 联产” 的经验 ，坚持走 “ 生物精炼和 乙醇联产”的模式 。 相信 随着 国家对可再 生能源 尤其 是生物质液体燃料 的扶 持， 随着全球研发力度 的进一步加大 ， 用木质纤维素制取 乙 利 醇技术必将取得重大突破 ， 从而掀起一场新的 “ 生物质能源革 命” ，带来 巨大的社会、经济和 环境效益 。
２ 水 解
经过预处理 后的纤维素需要进一 步的水解成单糖 ， 才能被 微生物代 谢发酵成 乙醇 ， 目前主 要采 用酸水解工艺和酶水解工
艺。
２１ 酸水解 ．

素 乙醇燃料工厂 。
望替 代美 国三分之一 的机 动车汽 油能耗 。能源 部还公
布 了发展纤 维素乙醇燃料 的研究计 划 ，促 使纤 维素乙 醇成 为经 济实用的零 碳交通燃料 ， 用于现代汽车 中， 减 少燃 油和温室 气体 的排放 。 研究 计划的 目标 是 ，到 ２ ３ ０ ０年 ，生物燃料 取代
车 使用 。
，
能够成 为经济实 用的零碳交 通燃料 。美国能源部
司就 生产 出加拿 大首罐商 用纤维素 乙醇燃料 ，并添加 表示 ， 利用 不能食用的植物 纤维 制成的纤 维素 乙醇 ， 有 到加拿大石油公司加油站的汽油 中公开销售 。Ｉｇ ｎ ｏ ｅ 公
司还打算在 ２ ０ 年之前与壳牌公 司合资兴建一 家纤 维 ０９
把乙醇的成本降到消 费者 能接受的程 度是 研究所 需要解 决的主要 问题 。杰能 科公司表示 ，他们 的研究
已经使纤维素乙醇的成本从 ５ 前的每 加仑 ５ 年 美元降低
到每加 仑 ０ ２ 美元 。现在生产 乙醇的工厂所要做 的 ， ．
就是摸 索出大规模生产 的经验 。
２ ０ 年 交通消耗燃料水平的 ３ ％。该 目标 是建立在与 ０４ ０
一
化， 以及优化 生产的过程 、 降低成本 、 推进应用是一系
列亟待解决 的 问题 。美 国能 源部研究计 划的核心是利 用生物技术 发展一 个新能源 工业 ：新能源 产品能够储
பைடு நூலகம்
存和传输 ，能够分 配给现有 的加 油站等基 础设施 ，现
有设施 只需 作适度 的调整 ，能够 供给 目前 的大部分汽
要找到能将纤维素分解成糖分 的酵素以及喜欢以 糖为食 的微生物 ，还需要 投入 巨额的研究 经费。

项目 外观 乙醇 甲醇 胶质
单位
指标 清澈透明，无肉眼可 见悬浮物和沉淀物 ≥92.1 ≤0.5 ≤5.0
项目 水分 无机氧（以Cl-计） 酸度（以乙酸计） 铜 pH值
单位 %（体积分数） mg/L mg/L mg/L mg/L
指标 ≤0.8 ≤32 ≤55 ≤0.08 6.5~9.0
%（体积分数） %（体积分数） mg/100mL
2. 燃料乙醇发展状况分析
2.1 燃料乙醇简介 2.2 燃料乙醇主要特点 2.3 燃料乙醇主要生产方法 2.4 美国燃料乙醇发展状况 2.5 巴西燃料乙醇发展状况 2.6 中国燃料乙醇发展状况 2.6.1 中国燃料乙醇国家标准
2.6.2 中国燃料乙醇发展历程 2.6.3 中国燃料乙醇产业面临的问题 2.6.4 中国燃料乙醇主要生产企业简介 2.6.5 中国燃料乙醇主要设备供应商 2.7 主要国家燃料乙醇应用状况对比 2.8 燃料乙醇未来发展方向
2010-05-31
Page 6
2.6.1 中国燃料乙醇国家标准
根据中华人民共和国国家标准“变性燃料乙醇”（GB18350-2001） 和“车用乙醇汽油”（GB18351-2001）的规定，燃料乙醇是未加变性 剂的、可作为燃料用的无水乙醇。变性燃料乙醇是以淀粉、糖质为原 料，经发酵、蒸馏制取的乙醇，脱水后再添加变性剂改性而得。加变 性剂后，水分应小于0.8%，不可食用。车用乙醇汽油，就是把变性燃 料乙醇和汽油以一定比例混配形成的一种汽车燃料，是替代和节约汽 油的最佳燃料，具有价廉、清洁、环保、安全、可再生等优点。
2004
2005
2006
2007
2008
美国燃料乙醇产量
2010-05-31
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以农 林 废 弃 物 为原 料 生产 生物 质 能 源 技 术 的应 用 前 景
孑 亚 东 （ 北政法职业学 Ｊ 河 、 院）
摘要 ： 近年 来 中 国 经 济 快速 增 长 ， 同 时 带来 能 源 困局 。 者 介 绍 了生 物 展 生 物燃 料 乙醇 产业 的基 本 原 则 。 然 而 生 物 乙醇 的 问题 只 是我 国 发 但 笔 质 能 、 国 农林 废 弃物 情 况 ， 及 利 用 农林 废 弃 物 生 产 生 物质 能 的相 关 技 术 ， 展 生 物 质 能 过 程 中 存在 的 诸 多 问题 中 的一 个 。 实 上 ， 我 以 事 中国 近 年 来 已 认 为 中 国利 用 农林 废 弃物 生 产 生 物 能前 景 广 阔 。 经 确 立 了 生 物 质 能 源 的 技术 研 究 方 向 ： 以利 用 非粮 原 料 为主 ， 且 在 并 关 建 词 ： 源 生 物 质 能 农林 废 弃 物 能
多 个 研 究 领 域 取 得 了重 要突 破 ， 其 中 农林 废 弃 物 作 为原 料 越来 越 引 １ 中 国 能 源 现 状 起 重 视 。农林 废 弃物 包 括 植 物 类 废 弃 物 （ 林 生 产 过 程 中 产 生 的 残 余 农 ２１ ０ ０年 ８月 中 国 国 家 能 源局 和 国 家 统 计 局 联 合 声 明称 ， 中 国 物）动 物 类 废 弃 物 （ 、 业 生 产 过 程 中 产 生 的 残 余 物 ）加 工 类 废 弃 、 牧 渔 、 ２０ ０ ９年 能 源消 费折 合 成标 准 油 为 ２ ．６亿 吨 ， 源 消 费 总 量 比美 国 １４ 能 物（ 农林 牧 渔 业 加 工 过 程 中产 生 的残 余 物 ） 农 村 城 镇 生 活 垃 圾 等 四 和 少 ２亿 多 吨 标 准 油 （ 据 美 国 能 源信 息 署 数 据 ， 国去 年 能 源 消 费 根 美 大类。 总 量 为 ２ ．２亿 吨标 准 油 ）仍 是 世 界 第 二 大 能 源 消 费 国 。 此 外 国 际 ３８ ， 目前 ， 国 非粮 生 物质 能 源原 料 主 要 来 自两 方 面 ： 一 类 是 农林 中 第 能源署的数据显示 ， 中国 能源 消 费 量 自 ２ ０ ０ ０年 以 来 已经 翻 倍 ， 美 而 有机废弃物 ， 包括 农作 物 秸 秆 、 禽粪 便 、 业 剩余 物 等 ， 部 分 非 但 畜 林 这 国则 略 有 下 降 。 着 人 口和 经 济 的持 续 增 长 ， 会经 济 的发 展 对 能源 随 社 不 影 响 粮 食 安 全 ， 且 能“ 而 变废 为宝 ”第 二 类是 利 用 边 际 性 土 地 种 植 ； 的依 赖 越 来 越 来 越 强 ， 国能 源 消 费 量 也 在 不 断 增 长 ， 是 不 争 的事 我 这 能源 植 物 。中 国 产生 包 括 秸 秆 在 内 的农 林 废 弃 物 约 １ ×１ ８ａ 可 生 ５ ０ｔ ， ／ 实 ， 源 消 耗 形 势 不 容 乐 观 。我 国 的 能 源 结构 也 不 合理 。 目前 我 国 的 能 产 乙醇 ３７×１ ８ａ 另 外 ， 有 农 业 生 产 中的 畜 禽 粪便 ， 林 中 的枯 ． ０ｔ 。 ／ 还 森 能 源 消 耗 高 度 依 赖 煤 炭 ，现 在 将 来 都 会 是 我 国 能 源 消 耗 的 主 力 。 枝腐叶等。 ２１ ０ ０年 ， 国 原 煤 产 量 完 成 ３ ． 全 ２ ４亿 吨 ， 比增 长 ８９ 。 其 次 是 石 同 ．％ ４ 利 用农 林废 弃 物 生 产 生 物 质 能 技 术 油 。 中 国在 ２ １ ０ ０年 进 口 的原 油 数 量 比 ２ ０ ０ ９年 增 加 了 １ ．％ ， 到 ７５ 达 近年 来 ， 别 是 “ 一 五 ” 划 实施 以来 ， 国加 大 了 以农 林 废 弃 特 十 计 我 了创 纪 录 的 ４ ９万 桶 的 日进 口量 ， 计 到 ２ ２ ７ 预 ０ ０年 ， 国 石油 资 源 需 我 物 为原 料 生产 生 物 质 能源 技 术 开 发 及 利 用 力 度 ，取 得 了 重大 进展 及 求 将 达 到 ３６亿 吨 ， 进 口量 将 突破 ２亿 吨 。 近 些 年 来 ， 国 经济 快 ． 净 我 定 的优 势 ， 要 有 以 下 几 种 技 术 ： 主 速 发 展 ， 源消 耗 量 日益 增 加 ， 口依 赖 程 度 日益 加 大 ， 使 我 国 能 能 进 这 ４ １ 农 林 废 弃 物 发 电。 生 物质 发 电是 电利 用 生 物 质 资 源 进 行 的 ． 源 安 全 面 ｌ 大危 胁 ，势 必将 对 我 国 能源 供 应 安 全 造 成 一 定 的 负 面 临巨 发 电。 般 分直 接 燃 烧 发 电技 术 和 气 化 发 电 技 术 ， 可 再 生 能 源 发 电 一 是 影和 社 会 进 步 的 主要 障碍 之 一 。 成 的 一 种 ， 括 农林 废 弃 物 直 接 燃 烧 发 电、 林 废 弃 物 气 化 发 电、 圾 包 农 垃 ２ 生 物质 能 源 焚烧 发 电、 圾填 埋 气 发 电、 气 发 电 ， 垃 沼 目前 在 我 国 主 要 是 以农 林 废 生 物 质 能 源是 由植 物 的光 合 作 用 固定 于 地 球 上 的太 阳 能 ，最 有 弃 物 为原 料 、 以直 接 燃 烧 为 主 要 方 式 进行 发 电 。 推 动 生 物 质 发 电技 为 可 能成 为 ２ １世 纪 主 要 的新 能 源 之 一 。 据 估 计 ， 物 每 年 贮 存 的能 量 植 术 的 发展 ，０ ３年 以来 ， ２０ 国家 先 后 核 准 批 复 了河北 晋 州 、 山东 单 县 和 约相 当于 世 界 主 要 燃 料 消 耗 的 １ Ｏ倍 ； 而作 为 能 源 的利 用 量 还 不 到 其 江苏如 东 ３个秸 秆发 电示范项 目， 布 了《 颁 可再 生能 源法》 并 实施 ， 总量 的 Ｉ 。这 些 未加 以利 用 的生 物 质 ， ％ 为完 成 自然界 的碳 循 环 ， 绝 其 了生 物 质 发 电优 惠 上 网 电价 等有 关配 套 政 策 ， 而 使 生物 质 发 电 ， 从 特 大部 分 由 自然腐 解 将 能 量和 碳素 释 放 ， 到 自然 界 中 。事 实上 ， 物 回 生 别 是 农林 废 弃 物 的 典 型 代表 — — 秸 秆 发 电迅 速 发 展 。 质 能源是人 类利用最早 、 多、 直 接的能源 ， 今 ， 界上仍 有 １ 最 最 至 世 ５ ４２ 制作 燃 料 。制 作 压 缩 燃 料 实 际就 是 利 用 生 物质 致 密 成 型 技 ． 亿 以 上 的 人 口以 生 物 质 作 为 生 活 能 源 。生 物 质 燃 烧 是 传 统 的利 用 方 术 处 理 农 林 废 弃 物 ， 其 成 为 密 实 的 燃 料 ， 对 成 型燃 料 进 行 炭 化 ， 使 并 式 ， 仅 热 效率 低 下 ， 且劳 动 强 度 大 ， 染 严 重 。通 过 生 物质 能 转换 不 而 污 制成机制木炭。 该技 术 对木 材 加 工 企 业 处 理 农 林 废 弃 物 ， 有 较 好 的 具 技 术 可 以 高 效 地 利 用 生物 质 能 源 ， 产 各 种 清 洁燃 料 ， 代 煤 炭 ， 生 替 石 油 和 天 然 气 等 燃 料 ， 产 电力 。 而 减 少 对 矿 物 能 源 的依 赖 ， 护 国 家 经 济 效 益 和 环 境 效 益 。 生 保 ４３ 生 产 生物 乙醇 。生 物 乙 醇是 指 通 过 微 生物 的 发 酵 将 各 种 生 ． 能 源 资 源 ， 轻 能源 消 费 给 环 境 造 成 的污 染 。 专 家 认 为 ， 物 质 能 源 减 生 将成为未来持续能源重要部分， ２ １ 到 ０ ５年 ， 球 总 能耗 将 有 ４ ％ 来 物 质 转 化 为燃 料 酒 精 。 它 可 以 单 独 或 与汽 油 混 配制 成 乙醇 汽 油 作 为 全 ０ 汽车燃料。近两年来 ， 大能源消费国竞先寻求替代石油的新能源。 各 自生物质 能源。早在全 国九届人大四次会议就通过的《 国民经济和社 会发展第十个五年计划纲要》 出， 开发燃料 乙醇等石油替代品 ， 美 国和 欧 洲 不 约 而 同地 都 选 择 生 物燃 料 乙醇作 为主 要 的替 代 运 输 燃 提 要“ 并 目前 的 工 业 化 生 产 的燃 料 乙醇 绝 采取措施节约石油资源” 国民经济和社 会发展第 十一个五年计 划 料 ， 制订 了雄 心勃 勃 的开 发 计 划 。 。《 大 多数 是 以粮 食 作 物 为 原 料 的 ，从 长远 来 看具 有规 模 限制 和 不 可 持 纲 要 》 明 确 提 出 “ 力 发 展 可 再 生 能 源 加 快 开 发 生 物 质 能 ” “ 持 又 大 ，支 发 展 秸 秆 、 垃 圾 焚 烧 和 垃 圾 填 埋 气 发 电 ，建 设 一 批秸 秆 和 林 木质 电 续性 。 以 木质 纤 维 素 为原 料 的第 二 代 生 物 燃 料 乙醇 是决 定 未 来 大 规 而 我 站 ， 大 生 物 质 固体 成 型燃 料 、 料 乙醇 和 生 物 柴油 生产 能力 ” ２ ０ 模 替 代 石 油 的 关键 。 农林 废 弃物 的 主要 成 份 正 是 纤 维 素 。 国 目前 扩 燃 。 ０９