生物燃料混打術(shù)

玉米制燃料乙醇已成往事，目前業(yè)界在廣泛試點(diǎn)以木薯、甜高粱為主要原料的非糧乙醇。這塊看似香甜的蛋糕，在某種意義上也是一塊難啃的骨頭。

工業(yè)化難題

在工藝路線已經(jīng)打通的情形下，非糧乙醇這一新興產(chǎn)業(yè)若要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，在種植推廣、原料收集、流水作業(yè)等環(huán)節(jié)仍然存在許多制約。

雖然利用非糧釀酒在中國(guó)有著悠久的歷史，但是，小作坊式的制作經(jīng)驗(yàn)并不能給工業(yè)化生產(chǎn)帶來(lái)更多的借鑒。

“傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式不僅損耗大，而且自動(dòng)化模式不高。我們現(xiàn)在謀求的是提高效率，建立現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)模式?！奔秩剂弦掖冀K非糧試點(diǎn)負(fù)責(zé)人柳毅對(duì)記者說(shuō)。

在不與人爭(zhēng)糧、不與糧爭(zhēng)地的前提條件下，非糧乙醇原料作物的種植只能選取如荒草地、鹽堿地等邊際性土地，而這類土地的大規(guī)模開發(fā)并無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循，如何充分調(diào)動(dòng)種植者的積極性并保障供應(yīng)是生產(chǎn)者必須要考慮的問題。

如何規(guī)避氣候?qū)ιa(chǎn)造成影響也是研究課題之一。在今年年初的冰凍災(zāi)害中，我國(guó)木薯主產(chǎn)區(qū)廣西地區(qū)的木薯種苗就被大面積凍死，造成因?yàn)?zāi)缺種50%以上，廣西的木薯種植受到了很大的影響，企業(yè)為此捐獻(xiàn)了大批種苗。

與此同時(shí)，農(nóng)作物的季節(jié)性與工業(yè)化生產(chǎn)的持續(xù)性之間也是一對(duì)突出的矛盾。如甜高粱采收期比較集中，莖稈貯藏問題始終沒有得到很好解決，致使生產(chǎn)企業(yè)時(shí)常會(huì)因沒有原料而閑置。

對(duì)于木薯，原料的可靠供應(yīng)也是個(gè)難題。我國(guó)此前就是木薯進(jìn)口國(guó)，而主要來(lái)源地如泰國(guó)、越南等地也已經(jīng)開始發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)，進(jìn)口量很難得到提高。此外，木薯酒精廢液作為高濃度有機(jī)廢水，治理難度之大是環(huán)保界公認(rèn)的。

因此，現(xiàn)階段涉足企業(yè)必須充分整合現(xiàn)有技術(shù)資源，解決原料、技術(shù)等種種難題。只有通過(guò)對(duì)經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和技術(shù)可行性等多方位的探索優(yōu)化，新興的生物燃料乙醇工業(yè)才可能完成一個(gè)工業(yè)路線的再選擇。

纖維素的希望

業(yè)內(nèi)人士指出，玉米燃料乙醇只是中國(guó)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的開端，目前廣受“追捧”的甜高粱、薯類等非糧作物恐怕也只是階段性的選擇，以木質(zhì)纖維素為原料的第二代生物燃料乙醇可能才是未來(lái)大規(guī)模替代石油的關(guān)鍵。

出于對(duì)纖維素制乙醇的看好，企業(yè)和國(guó)家紛紛將其列入長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略中。中糧集團(tuán)總裁于旭波公開宣稱，“中糧未來(lái)最主要的發(fā)展方向是纖維素燃料乙醇”。中國(guó)石油選擇控股河南天冠集團(tuán)，在很大程度上也是因?yàn)樵摷瘓F(tuán)在纖維素乙醇的研發(fā)上有“獨(dú)得之秘”。

纖維素制乙醇具有很大的資源潛力。根據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，2006年我國(guó)秸稈產(chǎn)量6億噸，除用于肥料、飼料及造紙等工業(yè)原料外，約有3億噸秸稈可作為能源使用，折合1.5億噸標(biāo)煤。這些現(xiàn)成的原料自然比需要耗費(fèi)土地才能收獲的木薯和甜高粱更為經(jīng)濟(jì)。雖然上述兩種作物利用的是邊際土地，但依然難免“與糧爭(zhēng)地”之患。

秸稈類植物生物質(zhì)的微生物利用，是先把多糖即纖維素、半纖維素降解為可發(fā)酵單糖——葡萄糖、木糖等，再將可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物，這樣就減少了傳統(tǒng)乙醇原料由淀粉轉(zhuǎn)化為糖的環(huán)節(jié)。

現(xiàn)階段面臨的主要問題是，纖維素制乙醇在技術(shù)上存在著較多的技術(shù)瓶頸：高效的秸稈類植物生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)；纖維素降解為葡萄糖的酶成本過(guò)高；缺乏高轉(zhuǎn)化率利用戊糖、己糖產(chǎn)乙醇的微生物菌種等。目前，許多企業(yè)在加強(qiáng)研發(fā)攻關(guān)。據(jù)了解，包括中科院、清華大學(xué)等在內(nèi)的多家科研院所均已涉足這個(gè)領(lǐng)域，并取得了一些的效果。

制約纖維素乙醇工業(yè)化生產(chǎn)的主要還是成本的居高不下，各單位中試研究的每噸纖維素乙醇的原料消耗都在6噸以上，生產(chǎn)成本估算都在5000-6500元／噸乙醇以上。這也是一個(gè)國(guó)際性難題。美國(guó)業(yè)界目前生產(chǎn)纖維素乙醇的成本也在3美元/加侖左右，即800美元/噸。

因此，中國(guó)與美歐等國(guó)在第二代燃料乙醇開發(fā)上的技術(shù)差距并不大，應(yīng)該抓住機(jī)遇，努力搶占未來(lái)生物燃料乙醇工業(yè)的技術(shù)制高點(diǎn)。

根據(jù)美國(guó)能源部的預(yù)期，纖維素燃料乙醇可能在2012年左右即可取得重要突破，而歐洲的一些研究機(jī)構(gòu)則認(rèn)為突破可能在2015～2020年。

成本之踵

“成本問題是新能源和可再生能源攻關(guān)技術(shù)的核心?！笨萍疾扛辈块L(zhǎng)曹健林表示。

為加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程、鼓勵(lì)企業(yè)提高效率，在燃料乙醇發(fā)展初期，國(guó)家實(shí)施了一系列財(cái)稅扶持政策。但從可持續(xù)發(fā)展角度，企業(yè)的成本控制仍然是關(guān)鍵。

生物質(zhì)能資源具有分散性、易變質(zhì)性等特點(diǎn)，受制于此，企業(yè)在原材料供給上難度加大，導(dǎo)致成本升高，使企業(yè)在新能源項(xiàng)目的運(yùn)行中，難以持續(xù)運(yùn)行。

“已經(jīng)叫停的玉米燃料乙醇和近兩年發(fā)展勢(shì)頭迅猛的生物質(zhì)發(fā)電都出現(xiàn)過(guò)熱勢(shì)頭。不少企業(yè)沒有對(duì)資源進(jìn)行深入調(diào)查和科學(xué)評(píng)價(jià)就倉(cāng)促上馬，結(jié)果因秸稈供應(yīng)不上面臨‘?dāng)啻丁{，不得不擴(kuò)大秸稈收購(gòu)半徑?！痹诮衲甑膬蓵?huì)期間，九三學(xué)社提交的提案中，對(duì)此做出了詳細(xì)的調(diào)查。

提案指出：“江蘇某秸稈發(fā)電廠秸稈的收購(gòu)半徑由原設(shè)計(jì)50公里范圍擴(kuò)大到150公里，因收購(gòu)成本成倍上升而變得非常不經(jīng)濟(jì)。”

半徑太大，運(yùn)輸成本、耗費(fèi)能源就大，那就成了生產(chǎn)能源也大量耗費(fèi)能源。因此，專家建議，分布式生產(chǎn)應(yīng)該成為一個(gè)優(yōu)先考慮的發(fā)展方向。

“這可能比搞幾十萬(wàn)噸的廠子更適合中國(guó)農(nóng)村的國(guó)情，也可以作為縣域、鄉(xiāng)域或村域經(jīng)濟(jì)的支撐點(diǎn)，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，拉動(dòng)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?！眹?guó)家發(fā)改委可再生能源處處長(zhǎng)史立山說(shuō)。

因?yàn)?，從體積上來(lái)說(shuō)，甜高粱、秸稈等乙醇原料要比玉米、薯類大得多。這帶來(lái)運(yùn)輸、儲(chǔ)存和加工上的不便。

如果采用分散的小作坊式建廠進(jìn)行原料初加工，然后將半成品集中到大的生產(chǎn)廠進(jìn)行最后的提純，可以充分將農(nóng)村地區(qū)的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為商品能源，使可再生能源成為農(nóng)村特色產(chǎn)業(yè)，有效延長(zhǎng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

此外，非糧乙醇產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，還要考慮另外一個(gè)問題，那就是綜合能效。

根據(jù)清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)項(xiàng)目咨詢機(jī)構(gòu)普遍測(cè)算，使用每噸生物燃料乙醇能夠帶來(lái)2噸的二氧化碳減排量。因此，許多國(guó)家將發(fā)展生物燃料乙醇列為實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排的重要途徑。

但2007年9月經(jīng)合組織卻發(fā)表報(bào)告稱，如果考慮到酸化、化肥應(yīng)用、生物轉(zhuǎn)化損失以及農(nóng)業(yè)殺蟲劑的毒性，乙醇和生物柴油對(duì)整個(gè)環(huán)境造成的影響很容易超過(guò)汽油和礦物油造成的影響。該報(bào)告的結(jié)論是：通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的生物燃料乙醇對(duì)于節(jié)能減排的貢獻(xiàn)極為有限。

雖然論調(diào)有些過(guò)分悲觀，但其中有些客觀存在的問題還是無(wú)法回避，需要特別關(guān)注并加以妥善解決。

“根據(jù)專家研究，甜高粱的收購(gòu)超過(guò)18公里的半徑，運(yùn)輸車輛消耗的能源就接近于產(chǎn)出。如此一來(lái)，生產(chǎn)也就喪失了替代意義。”柳毅說(shuō)。

清華大學(xué)李十中教授也持有同樣的觀點(diǎn)，“種植要用化肥，運(yùn)輸需要燃料，都是化石能源。因此，不僅要考慮生產(chǎn)過(guò)程中的消耗，從田地到車輪都需要考慮進(jìn)來(lái)?！?/p>

許多國(guó)家已經(jīng)開始重視這個(gè)問題，瑞士政府規(guī)定，只有減排效果達(dá)到40%以上，才可以拿到補(bǔ)貼。發(fā)展到現(xiàn)階段，補(bǔ)貼的條件更是嚴(yán)格到必須以纖維素為原料。根據(jù)美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)纖維素時(shí)只需耗費(fèi)很少的化石燃料。

李十中教授介紹說(shuō)，在2008年2月美國(guó)通過(guò)的2007能源自主與安全法案中，已經(jīng)對(duì)此顯現(xiàn)出足夠重視。在法案中，提到常規(guī)生物燃料和先進(jìn)生物燃料。后者必須達(dá)到減排52%的二氧化碳，只有達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，才能享受到相應(yīng)的優(yōu)惠政策。

事實(shí)上，即使是倍受推崇的纖維素乙醇也不是可以無(wú)限量增長(zhǎng)的，因?yàn)閱螐纳镔|(zhì)原料上來(lái)講，生物質(zhì)資源是可再生資源，但是，地球上可耕種、可用作植物生長(zhǎng)土地總的數(shù)量是有限的，發(fā)展生物質(zhì)能源需要大量的植物原料供給，它的快速增長(zhǎng)勢(shì)必會(huì)減少其他作物生長(zhǎng)的空間。

因此在未來(lái)一段時(shí)期，生物燃料并不會(huì)成為化石能源的終結(jié)者，甚至達(dá)不到與后者平起平坐的地位，但是卻是一種積極、有益的補(bǔ)充。在其產(chǎn)業(yè)的自身發(fā)展中，也不會(huì)出現(xiàn)一種原料絕對(duì)取代另外一種原料的現(xiàn)象。只要條件允許，多種原料的共存，顯然更有利于避免因單一原料大幅增長(zhǎng)引發(fā)對(duì)其他需求的影響。