生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)的研究

清潔能源與可再生能源生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)的研究華東理工大學(xué)柴梅顏涌捷摘要:介紹國內外以及上海的生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)應用和發(fā)展現狀,概述了燃料乙醇生產(chǎn)的生物質(zhì)原料和生產(chǎn)方法,并分析了生產(chǎn)技術(shù)存在的主要問(wèn)題。最后,提出了上海未來(lái)生物質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:生物質(zhì);纖維素;燃料乙醇Research on fuel ethanol from biomassChai Mei Yan YongjieAbstract: The actuality and development in fuel ethanol from biomass was introduced. Thefuel ethanol production material and method was described. The problem of currently technologyvas analyzed. In the end, the future development direction of Shanghai wan put forwardKeywords: biomass; cellulose; fuel ethanol前言最早大規模使用乙醇作為替代燃料的國家。巴西從隨著(zhù)化石能源的漸趨枯竭,環(huán)境壓力的日益1975年就開(kāi)始實(shí)施“燃料乙醇計劃”,以甘蔗為原沉重,能源需求和油價(jià)持續上升,人類(lèi)越來(lái)越認識料生產(chǎn)燃料乙醇替代車(chē)用汽油,經(jīng)過(guò)多年的努力,到尋求可再生清潔能源和能源的多元化的迫切達到了預期目的。1985年以來(lái),雖然燃料乙醇產(chǎn)量性。上世紀70年代石油危機以來(lái),一些國家開(kāi)始因油價(jià)、糖價(jià)和政策影響有所波動(dòng),但平均年產(chǎn)量嘗試利用生物質(zhì)資源生產(chǎn)液體燃料。其中由生物達1000萬(wàn)t左右,累計替代石油約2億t目前,巴質(zhì)生產(chǎn)的燃料乙醇以其可再生性、無(wú)污染性、不引西所有車(chē)用汽油均添加20%-25%的燃料乙醇,并且起溫室效應和提高汽車(chē)的防爆性能等特點(diǎn)而被公已有大量使用純燃料乙醇的汽車(chē),2005年銷(xiāo)售的汽認為最有工業(yè)應用前景的可再生能源之一,得到車(chē)有70%為可以完全燃用純燃料乙醇的汽車(chē)。2005了廣泛的研究。年,巴西燃料乙醇消費量為1200萬(wàn)t,替代了當年汽油消費量的45%,約占車(chē)用燃料消費總量的三分1國內外的燃料乙醇發(fā)展狀況之一,為70多萬(wàn)人提供了就業(yè)機會(huì )。燃料乙醇已成1.1國外的發(fā)展狀況為巴YH中仝這發(fā)展、增加就業(yè)的中國煤化工燃料乙醇已有30多年發(fā)展歷史,其中巴西是支柱CNMHG【作者簡(jiǎn)介】柴梅,華東理工大學(xué),碩士研究生Shanghai Energy Conservation 2006. No 6*547≯缽靳】清潔能源與可再生能源美國是從上世紀90年代開(kāi)始發(fā)展燃料乙醇足,故對以纖維素為主的生物質(zhì)廢物為原料生產(chǎn)燃的,主要是利用其耕地多、玉米產(chǎn)量大的優(yōu)勢,以玉料乙醇的技術(shù)十分重視。原料方面日本全國每年產(chǎn)米為原料生產(chǎn)燃料乙醇。80年代后期,受石油價(jià)格有1000萬(wàn)t廢木屑,技術(shù)開(kāi)發(fā)方面政府采取通過(guò)較低的影響,美國燃料乙醇的生產(chǎn)和銷(xiāo)售曾受到抑新能源產(chǎn)業(yè)技木綜合開(kāi)發(fā)機構NEDO委托以日本制。90年代初,美國將燃料乙醇以10%的比例作為酒精協(xié)會(huì )為主的各有關(guān)企業(yè)進(jìn)行開(kāi)發(fā),經(jīng)費全部由含氧添加劑摻人汽油中,代替有致癌作用的MIBE,政府補助的政策。酒精協(xié)會(huì )在借鑒美國技術(shù)基礎上市場(chǎng)需求量迅速增加。2002年以來(lái),受石油價(jià)格大提出了系統的開(kāi)發(fā)方案,希望快速發(fā)展燃料乙醇,幅上漲的推動(dòng),燃料乙醇再次受到重視,生產(chǎn)銷(xiāo)售減少對石油進(jìn)口的依賴(lài),同時(shí)減少CO2的排放。不迅速增長(cháng)。美國為推廣燃料乙醇制定了積極的經(jīng)濟少企業(yè)也利用自行開(kāi)發(fā)的技術(shù)或引進(jìn)美國技術(shù)開(kāi)激勵政策,每加侖燃料乙醇可得到51美分的稅收展了以廢木屑為原料生產(chǎn)燃料乙醇的工業(yè)試驗。其返還(折合每升135美分)。同時(shí)美國積極發(fā)展纖維中以日本食糧公司發(fā)明的方法別具特色,在2003素制取燃料乙醇的技術(shù),進(jìn)一步擴大可利用的生物年5月投資5億日元建成示范工廠(chǎng),目前日產(chǎn)乙醇質(zhì)資源,以便更大規模的替代石油。美國政府實(shí)施25t,試成后計劃建設200td工業(yè)化裝置,成本目燃料乙醇政策以來(lái),促進(jìn)了美國農業(yè)的發(fā)展,改善標為25日元/L。了環(huán)境,明顯降低了汽車(chē)廢氣的排放,減少了原油泰國是亞洲國家中對乙醇燃料的推廣最為積進(jìn)口,為社會(huì )提供了大量的就業(yè)機會(huì )。極的國家之一,他們與福特汽車(chē)公司聯(lián)合建立研究在歐洲,乙醇最初被用于少量與汽油混合作為機構,成立了專(zhuān)門(mén)的委員會(huì )負責發(fā)展燃料乙醇的可汽油杋燃料,近來(lái)乙醇的用途不斷擴大,用乙醇行性研究以及發(fā)展計劃和政策。泰國是世界上薯粉47%與異丁烯53%混合形成汽油添加劑乙基叔丁基的主要生產(chǎn)國之一,也是第二大糖出口國,而生產(chǎn)醚ETBE。歐盟乙醇產(chǎn)量在175萬(wàn)ta左右,乙醇汽薯粉的木薯和生產(chǎn)糖的甘蔗可用于制造乙醇。2000油的使用量大約在100萬(wàn)t以上。歐盟采用稅收優(yōu)年,泰國政府與巴西政府簽署了乙醇生產(chǎn)合作協(xié)惠的政策將乙醇汽油的價(jià)格調到與汽油相當的水議,并開(kāi)始執行相應的稅收激勵政策,促進(jìn)乙醇的平,促進(jìn)了燃料乙醇產(chǎn)量的上升。農業(yè)豐收形成的應用農產(chǎn)品過(guò)剩是歐洲一些國家發(fā)展生物質(zhì)乙醇的直印度用甘蔗和甜高粱生產(chǎn)995%無(wú)水乙醇,甜接動(dòng)力?，F在法國、西班牙和瑞典已經(jīng)生產(chǎn)和使用高梁的單位面積年產(chǎn)量為5700-6500Lhm2,比乙醇汽油,丹麥、荷蘭、德國、法國、奧地利等國也有甘蔗高30%。印度于2003年啟動(dòng)燃料乙醇計劃。各自的研究與開(kāi)發(fā)。按照政府規定,北部9個(gè)邦和4個(gè)聯(lián)邦區可在汽委內瑞拉推廣乙醇汽油是拉美地區能源一體油中加入5%的乙醇。如進(jìn)展順利,印度政府將在化發(fā)展計劃中的一項。委內瑞拉從巴西進(jìn)口的第一全國推廣乙醇汽油,并計劃把汽油中乙醇的比例批乙醇已被投入乙醇汽油的生產(chǎn)中。為有效推廣乙提高到10%醇汽油和減少乙醇進(jìn)口,委內瑞拉政府制定了通過(guò)12國內的發(fā)展狀況甘蔗種植來(lái)提取乙醇的計劃。并宣布正式使用并推我國有成熟的酒精生產(chǎn)技術(shù)和大規模的酒精廣乙醇汽油,并由此逐漸替代無(wú)鉛汽油。委內瑞拉生產(chǎn)能力,具備發(fā)展生物燃料乙醇的技術(shù)基礎。我政府計劃在2005年至2012年間,建成14個(gè)總面國改府也一直極為重視燃料乙醇的研究與發(fā)展,特積為30萬(wàn)公頃甘蔗種植中心,并將解決40萬(wàn)人的別是利用非糧食原料生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)的戰略?xún)蜆I(yè)問(wèn)題。備性吉被科部列為生物質(zhì)能技術(shù)日本作為世界第2石油進(jìn)口大國,也希望利用研究中國煤化工本國資源開(kāi)發(fā)乙醇燃料,但由于國內糧食生產(chǎn)不YHECNMH(制的條件,我國開(kāi)73#2:54 Shanghai Energy Conservation 2006.No6清潔能源與可再生能源[缽4始發(fā)展生物燃料乙醇?！笆濉逼陂g,在河南、安徽、2)糖質(zhì)原料主要是甘蔗、甜菜,還有糖蜜。糖蜜吉林和黑龍江分別建設了以陳化糧為原料的燃料是制糖工業(yè)的副產(chǎn)品,甜菜糖蜜的產(chǎn)量是加工甜菜乙醇生產(chǎn)廠(chǎng),總產(chǎn)能達到每年102萬(wàn)t。2001年我國量的3.5%~5%,甘蔗糖蜜的產(chǎn)量是加工甘蔗量的啟動(dòng)了“車(chē)用乙醇”計劃,在全國推廣摻加10%乙醇3%左右。的汽油,現巳在東北和河南、安徽等九個(gè)省(5個(gè)省3)纖維素原料纖維素原料(包括半纖維素)是全部,4個(gè)省的27個(gè)地市)開(kāi)展車(chē)用乙醇汽油的銷(xiāo)地球上最有潛力的乙醇生產(chǎn)原料,主要有農作物售。但我國人口眾多,糧食剩余較少,并且局部分布秸稈、森林采伐和木材加工剩余物、柴草、造紙廠(chǎng)不平衡,糧食生產(chǎn)形勢并不樂(lè )觀(guān),因此我國近期不和造糖廠(chǎng)含有纖維素的下腳料、城市生活垃圾的再擴大以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn)一部分等。若全國推廣使用車(chē)用乙醇汽油,總需求燃料4)其他原料如造紙廠(chǎng)的亞硫酸鹽紙漿廢液、淀乙醇500萬(wàn)t以上。為了擴大生物燃料來(lái)源,我國粉廠(chǎng)的甘薯淀粉渣和馬鈴薯淀粉渣、奶酪工業(yè)的副已自主開(kāi)發(fā)了以甜高粱莖稈為原料生產(chǎn)燃料乙醇產(chǎn)物(乳清、一些野生植物等)的技術(shù)(稱(chēng)為甜高梁乙醇),并已在黑龍江、內蒙表1所示為幾種生產(chǎn)原料的乙醇產(chǎn)量。古、山東、新疆和天津等地開(kāi)展了甜高粱的種植及表1幾種生產(chǎn)原料的乙醇產(chǎn)量L燃料乙醇生產(chǎn)試點(diǎn),黑龍江省試驗項目已達到年產(chǎn)乙醇5000t。由于現階段國家對燃料乙醇實(shí)行定原料乙醇產(chǎn)量原料乙醇產(chǎn)量玉米370木料點(diǎn)生產(chǎn),這些甜髙粱乙醇無(wú)法進(jìn)入交通燃料市場(chǎng),甜土豆280大多數摻入了低質(zhì)白酒中。另外,含木質(zhì)纖維素的甘蔗甜高粱生物質(zhì)廢棄物是生產(chǎn)燃料酒精的另一原料來(lái)源。我木薯180國是農業(yè)大國,每年有大量生物質(zhì)廢棄物產(chǎn)生,據」鮮甘薯80估計僅農作物秸稈和稻殼就折合標準煤2.15億t2.2生產(chǎn)的過(guò)程和方法目前國內已建成以纖維素廢棄物為原料,年產(chǎn)燃料生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇的主要過(guò)程是:先將生物乙醇600t的示范工程,并實(shí)現連續運行。質(zhì)轉化成糖,再將糖發(fā)酵得到乙醇。不同的生物質(zhì)13上海的發(fā)展狀況原料,糖化步驟不同。糖質(zhì)原枓可以直接發(fā)酵制取上海生物質(zhì)制燃料乙醇技術(shù)走在了全國的前乙醇,淀粉原料的糖解如下式所示列,其中纖維乙醇的研究方面一直處于全國領(lǐng)先水淀粉糖平。華東理工大學(xué)的顏涌捷教授從“八五”期間就開(kāi)纖維素原料由于其結構比較復雜,需要先經(jīng)過(guò)始研究農林廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù),先后承擔了預處理再進(jìn)行糖解,糖解過(guò)程如下式所示:國家“八五”、“九五”、“十五”科技攻關(guān)計劃,目前已維素一雙纖維重一糖經(jīng)建成600ta的酸水解法纖維乙醇生產(chǎn)中試裝置乙醇發(fā)酵過(guò)程實(shí)質(zhì)上是酵母等乙醇發(fā)酵微生并通過(guò)了科技部的鑒定。物在無(wú)氧條件下的一系列有機質(zhì)分解代謝的生化反應過(guò)程,如下式所示?？梢赃M(jìn)行乙醇發(fā)酵的微生2生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇的原理物種類(lèi)很多,包括酵母菌霉菌和細菌,目前最常用21生產(chǎn)的主要原料的是酵母菌。1)淀粉質(zhì)原料淀粉質(zhì)原料是我國乙醇生產(chǎn)的葡萄糖一·■乙醇+二氧化碳(3)最主要原料,主要是有甘薯(又名地瓜、紅薯、山中國煤化工芋)、木薯、玉米、馬鈴薯(又名土豆)大麥、大米、高3生LLLCNMHG唐類(lèi)和淀粉類(lèi)原料生嚴燃科乙醇的工藝都已Shanghai Energy Conservation 2006. No,6FA4 473些體]清潔能源與可再生能源經(jīng)十分成熟,但由于其原料主要是糧食,生產(chǎn)受到很大的限制。纖維素類(lèi)原料具有資源豐富,不與糧4上海發(fā)展的前景分析食爭地等優(yōu)點(diǎn),將成為生產(chǎn)燃料乙醇的主要原料。雖然上海相對來(lái)說(shuō)生物質(zhì)資源不是很豐富,但目前,利用纖維素原料生產(chǎn)燃料乙醇的工藝已經(jīng)打是上海在生物質(zhì)生產(chǎn)乙醇方面有很好的技術(shù)基礎通,但國內外都還存在一些技術(shù)方面的問(wèn)題沒(méi)有完和經(jīng)濟基礎。因此需要在現有基礎上,加大技術(shù)投全解決。通過(guò)技術(shù)改進(jìn),生產(chǎn)成本還有一定的下降力度,盡快實(shí)現該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。利用上海市每空間。年產(chǎn)生的大量農林廢棄物,建立燃料乙醇生產(chǎn)示范纖維素原料生產(chǎn)乙醇要突破的技術(shù)關(guān)鍵有:提工廠(chǎng)。然后再利用上海在設備制造等方面的優(yōu)勢,高纖維素糖解得率和糖發(fā)酵成乙醇的轉化率;降低將生物質(zhì)生產(chǎn)乙醇技術(shù)輸出,推廣到全國,特別是纖維素酶的生產(chǎn)成本;開(kāi)發(fā)先進(jìn)的乙醇發(fā)酵與精鎦生物質(zhì)能資源豐富的地區。工藝和設備?！敖煌ㄅc環(huán)境帕爾瑪模式”新聞發(fā)布會(huì )2006年11月2日,意大利帕爾瑪市政廳主施已經(jīng)使得“帕爾瑪模式”的可持續性交通聞名全辦的“交通與環(huán)境——帕爾瑪模式”新聞發(fā)布會(huì )在球。主要措施包括:針對上下班交通進(jìn)行創(chuàng )新性治浦東上海新國際博覽中心舉行。作為“建設資源節理,旨在與公司合作,降低交通流量;減少用于緘約型社會(huì ):城市與工業(yè)和諧發(fā)展”市長(cháng)論壇的特邀市交通的私家車(chē)使用量;提倡使用普通自行車(chē)或嘉賓,同時(shí)也受上海市政府邀請的帕爾瑪市政當電動(dòng)自行車(chē),成又汽車(chē)的天然替代品。并且通過(guò)以局代表 Mr Pier0參議員就帕爾瑪市在環(huán)境保護下幾種方法改善公共和集體交通:增加意大利最和節能方面取得的成就發(fā)表了演講。上海市經(jīng)濟為有效和完備的設備;在現有的高水平基礎上進(jìn)委員會(huì )國際合作部副主任陳東林和上海市節能協(xié)一步提髙公共交通工具的使用和消費者忠誠度;會(huì )常務(wù)副秘書(shū)長(cháng)藍毓俊到會(huì )并發(fā)言。此次會(huì )議主制定靈活的集體交通制度,例如合伙用車(chē)。政府制題是節能與環(huán)保,介紹帕爾瑪市在城市環(huán)境和交定各種制,不斷通過(guò)信息與交流,讓人們參與解決通方面所做的可持續發(fā)展規劃和建立起卓有成效可持續性發(fā)展問(wèn)題,進(jìn)一步深化環(huán)境友好型文化的模式,其現代化發(fā)展與自然環(huán)境渾然天成,堪稱(chēng)的氛圍,并規范社會(huì )行為。同時(shí),這也一對城市規和諧社會(huì )的典范劃和學(xué)校教育建設都產(chǎn)生了深遠影響。這些可貴帕爾瑪市以其歷史,音樂(lè )、藝術(shù)、食品而聞名的經(jīng)驗值得我們學(xué)習和借鑒。于世,也是重要交通樞紐和工業(yè)中心、意大利新聞發(fā)布會(huì )結束后,意大利對外貿易委員會(huì )ICBI工程首座試點(diǎn)城市。市政當局對交通監管、投資促進(jìn)署上海代表處貿易官員芭芭拉·卡斯貝降低交通對環(huán)境的影響、減少車(chē)禍發(fā)生率、創(chuàng )新性麗女士約請上海市節能協(xié)會(huì )常務(wù)副秘書(shū)長(cháng)藍毓俊能源規劃、垃圾的治理與再循環(huán)、水利監管、以及先生進(jìn)行商談,就今后的協(xié)作可能性進(jìn)行了廣泛城市內部及周邊地區的綠地擴建等方面都取得了的交中國煤化工顯著(zhù)的成績(jì)。這些努力改善交通與環(huán)境的積極措CNMHG(毛文民)