木薯作為我國燃料乙醇原料的潛力分析

釀酒科技2010年第4期(總第190期)· LIQUOR- MAKING SCIENCE& TECHNOLOGY2010No.o.190)木薯作為我國燃料乙醇原料的潛力分析黎貞崇1,梁秀明(1,廣~西科學(xué)院國家非糧生物質(zhì)能源工程技術(shù)研究中心,廣西南寧530007;2廣西科學(xué)技術(shù)情報研究所,廣西南寧530022)摘要:從光合作用、單位面積酒精產(chǎn)量、耐旱、耐貧瘠等方面分析了木薯作為非糧燃料乙醇原料的優(yōu)勢,根據我國對非糧燃料乙醇的需求,分析了我國木薯作為非糧燃料乙醇的潛力,并對發(fā)展非糧然料乙醇木薯原料進(jìn)行了展關(guān)鍵詞:燃料乙醇;木薯;原料;潛力中圖分類(lèi)號:TS2622;TS2612;TS2614文獻標識碼:A文章編號:1001-9286(2010)04-0031Analysis of the Potential of Cassava used as Raw materialsfor Fuel alcohol production in ChinaLI Zhen-chong and LIANG Xiu-ming(1. National Non grains Biomass Energy Engineering Technology Research Center, Guangxi Academy of Sciences, Nan, ning,Guangxi 530007; 2. Guangxi Sciences and Technology Information Research Institute, Nan,ning, Guangxi 530022, China)Abstract: The advantages of cassava used as raw materials for non- grains fuel alcohol production were analyzed from the aspects including pho-tosynthesis, ethanol yield per unit area, drought tolerance, and poor tolerance etc. Its development potential in China was analyzed based on Chi-na's need of non-grain fuel ethanol. Besides, the development prospects of fuel alcohol by cassava was also put forwardKey words: fuel-alcohol; cassava; material; potential廣西是我國最大的非糧燃料乙醇生產(chǎn)基地,由于非1木薯作為燃料乙醇原料的優(yōu)勢糧原料豐富,國家發(fā)改委在廣西封閉運行非糧乙醇汽油木薯在我國的種植歷史并不長(cháng),但很快成為我國南使廣西成為我國第一個(gè)非糧乙汽油的省份。按相關(guān)規方的主要經(jīng)濟作物,其主要原因與木薯的特性密切相關(guān)。劃,廣西最終將生產(chǎn)達100萬(wàn)t燃料乙醇,供應周邊地木薯屬于熱帶、亞熱帶作物,其適應性非常廣耐貧瘠在區。但與此不相適應的是,廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司管理粗放的情況下也有一定的產(chǎn)量。木薯的這些特性十生產(chǎn)線(xiàn)上馬后,原料問(wèn)題馬上展現出來(lái)由于燃料乙醇消分適應我國南方的氣候和農民種植習慣,因而很快拓展耗大量的木薯,乙醇企業(yè)和變性淀粉企業(yè)的木薯原料不開(kāi)來(lái)。廣西有著(zhù)種植木薯的習慣木薯產(chǎn)業(yè)成為廣西的主足,進(jìn)口木薯干片也無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)需求,木薯要農產(chǎn)業(yè)之一?；谪S富的木薯資源,廣西各地有著(zhù)眾多價(jià)格急劇上揚。20年底,廣西的鮮木薯價(jià)格一度達630的木薯酒精生產(chǎn)企業(yè)。木薯酒精產(chǎn)業(yè)作為我國目前唯一元/t,達到了歷史最高位叫。木薯價(jià)格拉高對農民帶來(lái)的一個(gè)非糧生物質(zhì)能源與其在乙醇生產(chǎn)方面的優(yōu)勢分不極大效益,但對于企業(yè)來(lái)講,價(jià)格急升帶來(lái)的是生產(chǎn)成本開(kāi)。的問(wèn)題。木薯價(jià)格過(guò)高會(huì )導致部分生產(chǎn)企業(yè)無(wú)法組織原11光合作用的優(yōu)勢料,最終導致企業(yè)停產(chǎn)。這不得不引起大家的思考,廣西木薯是熱帶和亞熱帶作物,適宜于無(wú)霜凍的地方栽的木薯種植能否滿(mǎn)足現階段生產(chǎn)的需要,解決目前木薯培,木薯要求強光,在水光熱充足的條件下能較好生長(cháng)。原料不足的出路,廣西的木薯能否滿(mǎn)足未來(lái)100萬(wàn)燃木薯是短日照熱帶作物,只要陽(yáng)光充足和8個(gè)月以上無(wú)料乙醇的原料需求筆者從木薯在燃料乙醇方面的優(yōu)勢、霜期均可種植。由于木薯適應性廣,耐旱耐貧瘠耐酸,我國對燃料乙醇的發(fā)展需求出發(fā),分析我國木薯作為燃因而粗生易種。木薯對土壤條件要求不高,甚至在比較貧料乙醇的發(fā)展潛力,并提出我國今后發(fā)展燃料乙醇的展瘠有可釉趟馴適合在山區種植。木薯中國煤化工基金項目:廣西自然科學(xué)基金項目資助(桂科青091013)收稿日期:20100204CNMHG作者簡(jiǎn)介:黎貞親(1970-)副研究員,主要從事生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)利用研究和信息學(xué)研究通訊作者:架秀明(1954),助理研究員,主要從事科技情報研究和生物資源利用研究3釀酒科技2010年第4期(總第10期) LIQUOR- MAKING SCIENCE& TECHNOLOGY200410190具有適應性強、生長(cháng)快產(chǎn)量高病蟲(chóng)害少用途廣、產(chǎn)業(yè)稱(chēng)為“先鋒作物”、“開(kāi)荒作物”。木薯耐貧瘠并不代表木薯鏈長(cháng)帶動(dòng)性強等優(yōu)點(diǎn),而廣西氣候資源屬典型的熱帶和不需要水分和肥力,木薯在水肥條件下的產(chǎn)量更高。木薯亞熱帶地區,光熱雨十分豐富,十分適合木薯作物的生還具有抗病蟲(chóng)、耐貧瘠耐旱等特點(diǎn),能夠在其他作物難以長(cháng),長(cháng)期以來(lái),木薯成為廣西許多地方的主要產(chǎn)業(yè)。生長(cháng)的貧瘠土地上生長(cháng),尤其適合在自然條件相對較差木薯是光合作用較為活躍的作物,國外的學(xué)者比較的地區種植,種植木薯對技術(shù)和管理要求不高。據FAO了幾個(gè)經(jīng)濟作物的凈能比:統計,目前全球有100多個(gè)國家種植木薯,主要分布于非綠色植物CO2+H2O+光能→(HO)+O2+e洲、拉丁美洲以及東南亞國家。其中,e是儲存在光合作物中的能量。凈能比為:2我國燃料乙醇對木薯原料的需求NER=輸出總能量/輸入總能量文獻]指出木薯的NER為069~3.56。從凈能比我國為了緩解能源的對外依賴(lài)程度,開(kāi)發(fā)可再生能NER可知,木薯的凈能比要比甘蔗、甜高粱、甜菜、玉米源是我國能源發(fā)展的一項戰略措施。而生物質(zhì)能源則是要高,是光合作用的優(yōu)勢作物。在熱帶、亞熱帶地風(fēng)種植可再生能源的一個(gè)重要內容,已擺上我國政府的發(fā)展議木薯有利于最大程度的利用光合作用。程。作為汽油的替代品,燃料乙醇是一條切實(shí)可行的選1.2種植單位面積產(chǎn)酒精的優(yōu)勢擇。就生物質(zhì)能源長(cháng)期的戰略而言,南方的生物能源必須由于木薯曬成干片后耐儲藏,且含淀粉量非常高,用依賴(lài)當地的生物質(zhì)資源而作為非糧的一木薯,由于產(chǎn)其發(fā)酵能源酒精優(yōu)點(diǎn)非常突出。酒精產(chǎn)業(yè)鏈是一條涉及量大、帶動(dòng)面廣發(fā)展潛力大,成為政府目前考慮的唯農業(yè)工業(yè)的傳統產(chǎn)業(yè),受市場(chǎng)經(jīng)濟影響木薯灑精產(chǎn)業(yè)選擇。要支撐廣西周邊地區乙醇汽油10%的乙醇,廣西也必須充分考慮農民種植木薯作物的經(jīng)濟性和工業(yè)使用未來(lái)將建立100萬(wàn)t的燃料乙醇生產(chǎn)基地。如果這一目木薯原料發(fā)酵酒精的效益只有農業(yè)和工業(yè)雙方共贏(yíng),其標要實(shí)現燃料乙醇將有700萬(wàn)t鮮木薯的需求或270t產(chǎn)業(yè)才能真正實(shí)現可持續發(fā)展。印度國家糖業(yè)管理聯(lián)合于木薯片。而目前廣西的鮮木薯總產(chǎn)量仍未達到700萬(wàn)會(huì )主席Rao撰文叫比較各種能源作物單位面積酒精產(chǎn)t,況且廣西的木薯乙醇還受到食用酒精和木薯淀粉業(yè)的量認為甘蔗與木薯產(chǎn)量最高(表1)。美國夏威夷冉生能極大競爭如果將木薯淀粉的原料需求加以考慮廣西的源協(xié)會(huì )資料表明,在多種能源植物中能源甘蔗單位面積鮮木薯總產(chǎn)量要在1000t以上,才有可能滿(mǎn)足乙醇產(chǎn)酒精產(chǎn)量最多。業(yè)和淀粉產(chǎn)業(yè)對木薯原料的需求。燃料乙醇對木薯的需表1幾種作物單位面積的酒精產(chǎn)量求對我國的木薯產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)既是挑戰,也是機遇。我國應該作物作物產(chǎn)量酒精產(chǎn)率酒精產(chǎn)量緊緊抓住這個(gè)機遇,解決木薯產(chǎn)業(yè)中長(cháng)期積累起來(lái)的問(wèn)(噸/頃·年)(升/噸)”(升頃·年)題將木薯產(chǎn)業(yè)提升至一個(gè)新高度,成為當地的一個(gè)重要甘蔗40~1202800~8400經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)。木薯10~40甘薯10~401251250~50003木薯作為燃料乙醇的潛力和展望甜菜甜高粱20~60551100~3300木薯產(chǎn)業(yè)在廣西的種植歷史盡管較長(cháng),但由于其品400~1600種、種植措施等得不到重視,長(cháng)期存在薯品種結構單一、品種退化、栽培管理粗放、產(chǎn)量低、收獲期過(guò)于集中,優(yōu)良從表1可以看出,木薯單位面積的酒精產(chǎn)量與甘蔗品種研發(fā)滯后等問(wèn)題艸。廣西目前的木薯發(fā)展猶如我國不相上下說(shuō)明種植木薯作物的經(jīng)濟性,也說(shuō)明木薯和甘甘蔗糖業(yè)開(kāi)發(fā)前的甘蔗種植業(yè),亟待開(kāi)發(fā)。我國的木薯產(chǎn)蔗是目前我國最適合生產(chǎn)酒精的原料,但受食糖安全影業(yè)如果能與甘蔗產(chǎn)業(yè)一樣,通過(guò)一段時(shí)期的發(fā)展后通過(guò)響,木薯和糖蜜成為我國目前非糧生物質(zhì)能源的原料選開(kāi)展新品種、開(kāi)發(fā)標準種植實(shí)行節本高產(chǎn)管理措施將擇其單產(chǎn)提高一倍,那么,我國100萬(wàn)t燃料乙醇生產(chǎn)對原1.3耐旱、耐貧瘠的種植優(yōu)勢料的需求將得以實(shí)現。木薯是非糧食農產(chǎn)品,且對土質(zhì)要求低。從南緯3031提高木薯單產(chǎn),提高木薯總產(chǎn)量度至北緯30度,海拔1500m以下,年平均溫度在18℃提高木莫單產(chǎn)是木薯燃料乙醇可持續發(fā)展的主要手以上,無(wú)霜期8個(gè)月以上,年降雨量400mm以上的廣大段中國煤化工準化種植來(lái)提高木薯地區,無(wú)論平原丘陵、山地沙土壤土粘土荒地熟地的單CNMHG華南205和華南201均可種植特別是新開(kāi)墾的荒地種植其他作物產(chǎn)量低,這兩個(gè)品種并不是高產(chǎn)品種,我國培育出的新選048、至有種無(wú)收而種植木薯則可獲得相當的產(chǎn)量因而被GR81、GRl南植19桂熱引4號等,在多點(diǎn)試驗中黎貞崇,梁秀明·木薯作為我國燃料乙醇原料的潛力分析均表現出高產(chǎn)性狀,其產(chǎn)量比華南205高。新選048在廣選擇。廣西的部分酒精生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)覺(jué)察到這一良機,與西部分地區的產(chǎn)量畝產(chǎn)高達4.8t桂熱引4號畝產(chǎn)達4t東盟一些國家簽訂長(cháng)期的土地租賃協(xié)議?？梢哉f(shuō),我國的以上木薯種植競爭已從國內擴展到了東盟各國。木薯良種的推廣模式可措鑒甘蔗良種的推廣模式。34充分利用東盟各國的木薯資源由于木薯的淀粉含量每提高1%,企業(yè)的收入也得到相2010年1月1日,中國一東盟自由貿易區正式開(kāi)始應提高,因而“公司+基地+農戶(hù)”良種推廣的模式會(huì )得運行,由于中國與東盟各國建立了良好的經(jīng)濟合作關(guān)系到木薯乙醇生產(chǎn)企業(yè)的大力支持。如果在主產(chǎn)區的廣西,和互惠互利的經(jīng)濟合作協(xié)議,木薯干片的進(jìn)出口貿易有良種和節本種植技術(shù)推廣率達50%以上,畝產(chǎn)由平均良好的機制保障。以木薯為例,中國與泰國、越南均簽訂1.3畝提髙到2t畝是完全可能的,則可增產(chǎn)250萬(wàn)t了“早期收獲”協(xié)議,來(lái)自泰國和越南木薯干進(jìn)口可享受鮮木薯,可解決35萬(wàn)t燃料乙醇的原料問(wèn)題。通過(guò)良種零關(guān)稅優(yōu)惠政策,從而降低了進(jìn)口成本。從廣西的木薯乙和優(yōu)化栽培技術(shù),有50%左右質(zhì)量較好的耕地,通過(guò)加醇生產(chǎn)企業(yè)了解到,越南的木薯干片除含砂和熏蒸蟲(chóng)兩強出間管理,可以使木薯的單產(chǎn)從現在的13v畝提高個(gè)參數較差外,其白度細度、水分酸度、粘度、灰分都比到3t畝,則新增鮮木薯600萬(wàn)t,可解決85萬(wàn)t燃料乙國內主產(chǎn)區平均質(zhì)量要好,而且木薯干片的淀粉含量大醇的原料問(wèn)題于70%水分小于15%隨著(zhù)國內對木薯原料需求的增3.2提高木薯抗寒能力,使木薯種植區域向北擴張加,中國還要加大從越南、秦國進(jìn)口木薯原料的力度。根木薯雖能在相對惡劣環(huán)境下生長(cháng),由于木薯是熱帶、據海關(guān)統計,2006年1月,廣西口岸進(jìn)口木薯產(chǎn)品(主要亞熱帶作物,其種植區域必須是南緯30度至北緯30度,是木薯干片和木薯淀粉,下同)65萬(wàn)t;2007年1月廣西海拔1500m以下,且無(wú)霜期在8個(gè)月以上才能滿(mǎn)足木薯進(jìn)口木薯產(chǎn)品8.8萬(wàn)t,比2006年1月增長(cháng)354%可以的種植條件。如何突破這一區域是對我國木薯育種專(zhuān)家看出,從東盟國家進(jìn)口木薯是解決木薯燃料乙醇原料短的新挑戰。通過(guò)選育耐寒轉基因木薯新品種(品系),使我期缺口的一個(gè)重要途徑國在不爭奪現有耕地的基礎上,通過(guò)耐寒品種的推廣往4結語(yǔ)北擴大種植面積,提高木薯總產(chǎn)量。因此,可通過(guò)轉基因方法將一些與提高植物抗寒性相關(guān)的功能性基因,如擬發(fā)展非糧燃料乙醇是我國解決未來(lái)能源緊缺的重要南芥基因CBF3、 AtGols3和ICEI,轉入木薯主栽品種,手段,我國必須著(zhù)力解決非糧燃料乙醇原料來(lái)源問(wèn)題。在增加其抗寨性。如果培育并推廣耐寨木薯新品種,將木薯廣西發(fā)展100萬(wàn)+木警燃料乙醉是我國生物質(zhì)能源發(fā)展種植北移2~5度,將擴大種植面積50萬(wàn)公頃呵,增加鮮的重要內容,不能因為在發(fā)展過(guò)程當中出現問(wèn)題而對我木薯產(chǎn)量1000萬(wàn)t,可生產(chǎn)燃料乙醇140萬(wàn)t國發(fā)展非糧生物質(zhì)能源提出異議。應該深人分析目前木33利用荒山荒地擴大種植面積薯原料供應過(guò)程當中存在的問(wèn)題,不斷促進(jìn)木薯產(chǎn)業(yè)的提高木薯種植面積是提高總產(chǎn)量的簡(jiǎn)單而實(shí)用的辦可持續發(fā)展。通過(guò)提高木薯單產(chǎn)擴大種植面積提高木法,但擴大種植面積不是簡(jiǎn)單的侵占其他作物式的擴大薯抗寒能力、充分利用東盟的木薯資源,廣西的100萬(wàn)t面積而應是利用荒山荒地、改造低產(chǎn)果園和樹(shù)體老化果燃料乙醇的木薯原料完全是有保障的,我國必須堅定發(fā)園等多形式擴大種植面積。在廣西木薯的主產(chǎn)區適宜種非糧生物質(zhì)能源之路。植木薯的邊際性荒地較多,近年廣西利用遙感技術(shù)遙測參考文獻到200萬(wàn)公頃的可利用荒地?？紤]到保護生物多樣性和[文玉萍榨季廣西木薯產(chǎn)業(yè)現狀及形勢分析[EBOL]地即p農田作物的多樣性,建議最多開(kāi)發(fā)10%即20萬(wàn)公頃荒//www.cncassava.com/newsview.aspid=5220,2010-01-15地來(lái)種植木薯。這些荒山荒地的立地條件較差,土壤貧2]李奇偉戚榮張遠平能源甘蔗生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)展前眾瘠,有機質(zhì)含量低,如果用于發(fā)展果樹(shù)種植,也只能是低甘蔗糖業(yè),2004,(5):29-33產(chǎn)果園由于木薯適應性強可在一些其他作物難產(chǎn)生經(jīng)B] Rao P J M Industrial utilization of sugar co-products[M]).Indianational Federation of Co-operatives Ltd, 1997. 274-276.濟效益的未開(kāi)發(fā)荒地種植,可拓展種植的面積潛力大。由[4]黎貞崇黃志民楊登峰等影響木薯燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不利于木薯具有易種、易管、易收,方便貯運等優(yōu)點(diǎn),適于組織因素及對策[可再生能源,20083):110-114貧困地區農民大面積推廣種植,容易在短期內形成木薯ByV中國煤化工決木薯燃料乙醉原料問(wèn)題種植和加工的集約化、規?；彤a(chǎn)業(yè)化CNMHGII9東盟各國特別是我國的周邊國家有著(zhù)豐富的土地資6姚來(lái),是x,甲T,呼個(gè)著(zhù)以工程育種研究現狀與展望源,且處于未開(kāi)發(fā)狀態(tài),是我國擴大木薯種植面積的又一門(mén)安徽農業(yè)科學(xué)2007,35(6):1636-1637