关于甜高梁转化燃料乙醇产业的思考

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关于甜高梁转化燃料乙醇产业的思考
摘要介绍了世界及我国生物质燃料产业发展的现状,指出甜高梁具有生产燃料乙醇的巨大优势和广阔前景,以期促进甜高梁的种植,为生物质燃料产业的发展提供充足、优质的原料。

关键词甜高梁;燃料乙醇;发展前景
改革开放以来,我国经济飞速发展,综合国力日益增强,经济的持续发展导致能源需求,特别是石油需求快速增长。

1994~2004年间,我国石油消费量年均增长5.77%,同期我国石油产量的年均增长速度仅为1.75%。

由于资源量的逐渐减少及开采条件的约束,我国国内石油生产已经很难再出现大幅度增长,石油供应不足将严重影响社会经济发展,威胁国家安全。

20世纪70年代石油危机以来,一些国家开始尝试利用生物资源生产液体燃料,以减少对石油进口的依赖。

随着全球环境问题的日益突出和石油价格的持续上涨,生物燃料受到了进一步重视,发展生物燃料已成为发达国家提高能源安全、减排温室气体、应对气候变化的重要措施。

1世界生物燃料发展现状
20世纪70年代,美国、巴西开始以玉米和甘蔗生产燃料乙醇代替车用汽油,同时,美国积极发展纤维素制取燃料乙醇的技术,进一步扩大可利用的生物质资源,以便更大规模地替代石油;欧盟对生物燃料也很重视,主要以生物柴油为主,包括以大豆、油菜籽等为原料生产柴油和以回收动植物废油为原料生产柴油2种方式。

目前,生物燃料已实现规模化生产和应用,2005年全世界生物燃料乙醇的总产量约为3 000万吨,其中巴西和美国的产量均约为1 200万吨;生物柴油总产量约220万吨,其中德国约为150万吨。

2我国生物质燃料发展现状
根据我国矿产资源保证局的评价,除了煤炭,我国将来可以依赖的能源资源主要是生物质能源。

因此大力发展生物质能源,是我国长期能源发展战略和近期能源结构调整的要求。

2006年1月1日,我国已开始实施《中华人民共和国可
再生能源法》,将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域,纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划。

生物质能资源包括农作物秸秆和农业加工剩余物、薪材及林业加工剩余物、禽畜粪便、工业有机废水和废渣、城市生活垃圾和能源植物,可转换为多种终端能源,如电力、气体燃料、固体燃料和液体燃料,其中最受关注的是生物燃油。

生物燃油产业的核心技术是生物燃油技术和能源作物的选育和种植技术。

我国在“八五”期间开始生物燃油资源与转换技术的研究开发,采用传统技术用粮食和油料作物生产醇类和油类产品,这只限在食品与轻工产业,制取燃料作为交通能源产业建设则是在“九五”期间。

2001年我国实施车用汽油添加燃料乙醇的决定,同时国家质量技术监督局颁布了“变性燃料乙醇”和“车用乙醇汽油”2个国家标准。

国家投资50余亿元,批准全国建立4个以消化陈化粮为主要目标的燃料乙醇企业,总生产能力超过100万吨。

2004年10月起,黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省及湖北、山东、河北及江苏的部分地区,强制使用车用乙醇汽油,到2005年,这些地方除军队特需和国家特种储备外,实现了车用乙醇汽油替代其他汽油。

3甜高梁在生物质燃料生产中的优势、现状及前景
目前,在众多生物质能源作物中,甜高梁作为能源优势作物,以其独特的高含糖量、高生物产量、高乙醇转化率和高抗逆性成为符合我国国情、适合我国国土、气候条件、既产能源又产粮食的理想作物,它的开发利用为生产燃料乙醇原料的多元化开辟了一条新路。

应用甜高梁转化燃料乙醇是一项系统工程,其综合利用优于单纯的农业开发,其籽粒既是粮食,又是饲料和乙醇生产的原料;茎秆不仅为生产乙醇燃料提供优质原料,又是生产糖、糖浆、酒和味精的原料;甜高梁转化乙醇后的糟渣可作饲料或可生产板材、纸张、沼气、肥料、燃料柴油等副产品,尤其是糟渣内含糖量很低,非常适合用作造纸原料,省去了造纸企业原料去糖的工序,为企业节省了成本,叶片则是良好的青饲料。

甜高梁同粒用高粱一样,1hm2甜高梁除能收获4 500kg左右的籽粒外,还可同时获得高达60~90t的茎叶,转化乙醇后的酒糟为60~90t,可制成干饲料15.0~22.5t。

1hm2甜高梁穗荛可制扫帚3 000把或刷子4 500把,综合效益将成倍增长。

试验表明,同等气候条件下,不同作物乙醇生产量有较大差异,1hm2甜高梁产乙醇6 106L,甘蔗为4 680L、木薯为5 332L、红薯为4 855L、玉米为2 986L、水稻2 434L。

甜高梁茎秆中汁液丰富,含糖量高,江西省第二糖厂测定,甜高梁品种“雷伊”的锤度、转光度、蔗糖分与当地甘蔗不相上下;张掖地区农科所测定了1 900个甜菜样本,平均汁液锤度为15.5%,而测定的2 000个甜高梁样本的汁液锤度在16%~27%之间,表明甜高梁在糖锤度方面超过了甜菜。

同时甜高梁发酵生产乙醇所用时间短、转化率高,可达45%~48%。

而且,甜高梁中的糖浆型品种主要含葡萄糖和果糖,易于转化为乙醇,既方
便快捷,又节约生产能源。

在我国,甘蔗、甜高梁和甜菜均是生产乙醇的良好原料;但是,甜菜和甘蔗受地域生态条件限制,扩增面积有一定难度。

而在我国南、北方之间的辽宁、山东、河北、河南、江苏、安徽、湖北、四川、陕西、山西、宁夏、内蒙南部、甘肃以及新疆南部的广大地区中,温、光、水条件正适合甜高梁的生长发育,而且甜高梁生育期适中,比其他作物抗旱、抗涝和耐盐碱,在长江流域1年可收获2次,因而,发展甜高梁作为生产燃料乙醇的原料无疑是最佳选择。

发展甜高梁生产,具有广阔的市场前景和巨大的发展潜力。

国家为实现能源结构调整正大力推动和开发生物能源,而甜高梁正是这种新型可再生生物质能源作物。

甜高梁生物产量高、茎秆中富含糖分、抗逆性强、易于转化为乙醇。

从甜高梁茎秆中获得乙醇是一种非粮原料能源。

国家高技术产业化专项重点支持边际性土地(如沙荒地、盐碱地、山坡地等)的高产作物、植物的育种及新品种产业化,而甜高梁正是一种适应边际性土地的高产能源作物。

甜高梁茎秆制取燃料乙醇项目提供的甜高粱品种、种植技术和燃料乙醇加工技术已经较为成熟。

在黑龙江省、内蒙古自治区、新疆维吾尔自治区、辽宁省和山东省等地,已建立了甜高粱种植、甜高粱茎秆制取燃料乙醇加工基地。

国家“十一五”燃料乙醇500万吨生产总规划,其中利用甜高梁转化燃料乙醇为260万吨,占52%。

以15∶1来折算,即15t的甜高梁茎秆出1t乙醇,换言之即1hm2地出5t乙醇,则需要种植52万公顷的甜高梁。

我国拥有近亿公顷干旱、盐碱等不宜垦为农田的边际性土地,至少有5%,即500万公顷,适宜种植甜高梁。

辽宁省耕地面积为432万公顷,但中低产田面积较大,占全省耕地面积的65.2%,即282万公顷中低产田适合种植甜高梁,扩大甜高梁种植面积潜力巨大。

今后一段时期内甜高梁转化燃料乙醇产业的发展将面临的难题是原料结构性供应不足,选育具有耐脊薄、耐盐碱、耐冷凉、抗病、省肥、省水、适应性强等特点的甜高梁品种,为乙醇加工企业提供充足、优质的生产原料是该产业发展的关键。