生物質(zhì)能源的研究與發(fā)展 生物質(zhì)能源的研究與發(fā)展

生物質(zhì)能源的研究與發(fā)展

  • 期刊名字:糧食與飼料工業(yè)
  • 文件大?。?82kb
  • 論文作者:孫智謀,周旭,劉麗萍
  • 作者單位:吉林省輕工業(yè)設計研究院
  • 更新時(shí)間:2020-06-12
  • 下載次數:次
論文簡(jiǎn)介

兆520,2生物質(zhì)能源的研究與發(fā)展孫智謀,周旭,劉麗萍(吉林省輕工業(yè)設計研究院,吉林長(cháng)春130021)摘要:隨著(zhù)能源資源、糧食安全和環(huán)境悉化問(wèn)題日益突出,全球能源的發(fā)展正步入一個(gè)新的階段,全球能源結構正經(jīng)歷以礦物能源為主向可再生能源等多種能源并存的方向的變遷。第一代生物質(zhì)能源——用糧食生產(chǎn)乙醇的發(fā)展規模必將受到限制,利用第二代生物質(zhì)能源——纖維素類(lèi)物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇已引起世界各國的高度重視。將纖維素生物質(zhì)轉化為燃料乙醇,可以降低對糧食安全的沖擊,充分利用可再生資源可以減輕對石油的依賴(lài)、緩解環(huán)保的壓力、促進(jìn)農業(yè)的發(fā)展關(guān)鍵詞:糧食;能源;生物質(zhì);纖維素;然料乙醇中圖分類(lèi)號:S5l;TK6文獻標識碼:A文章編號:1003-6202(2009)02-0001-03在能源需求持續增長(cháng)和際原油價(jià)格屢創(chuàng )新高的背景200年僅為6%,美國農業(yè)部希在2007-2008年將比例提之下,發(fā)展可再生的生物質(zhì)能源已經(jīng)成為各國共識。燃料乙高到37%,這不僅加劇糧食的緊缺而且也分流了用于生醇作為汽油的第一代替代品,兒年之前便受到各國的普遍關(guān)產(chǎn)糧食的土地資源。注和推廣。進(jìn)入21世紀以后,世界油價(jià)大幅攀升為生物質(zhì)世界銀行的政策研究報告表明,第一代生物質(zhì)燃料乙醇能源的發(fā)展提供了充足的動(dòng)力與空間。目前全球生物質(zhì)能的大規模發(fā)展導致糧食價(jià)格上漲70%-75%,研究還發(fā)現石源的主要生產(chǎn)者是美國巴西欣盟及加拿大,占全球生物質(zhì)油價(jià)格的飆升以及美元的走弱導致糧食價(jià)格上漲25%-能源總產(chǎn)量的90%以上。但是,生物質(zhì)能源的來(lái)源是農業(yè),30%。近幾年來(lái)逐月的經(jīng)濟分析表明,全球糧食消費的增加在尋找替代能源的過(guò)程中,糧食的能源化利用,已令全球糧和十旱程度的加深對物價(jià)的提高影響并不大而歐美對生物食貿易地理格局發(fā)生改變,局部地區糧食供求失衡狀況逐步質(zhì)能源的過(guò)度開(kāi)發(fā),應對糧食的需求及價(jià)格的提高承擔主要加劇。的責任。其中歐美等國的補貼和進(jìn)口關(guān)稅政策也在某種程物質(zhì)燃料使用的原料包括玉米、甜菜、油菜等農作物,度上提高了物價(jià)建議美國和歐洲取消進(jìn)口關(guān)稅,以便讓巴畜牧業(yè)所飼料的成本也會(huì )漲從而造成肉類(lèi)產(chǎn)品價(jià)格提場(chǎng)的需要中國家能將乙醇出口到美國和歐洲以滿(mǎn)足市而生物質(zhì)燃料產(chǎn)量增加將直接引起此類(lèi)農產(chǎn)品價(jià)格上漲。西和其他發(fā)高。受農產(chǎn)品價(jià)格波動(dòng)影響最大的是那些糧食凈進(jìn)凵網(wǎng)和從2007年初到2008年上半年,同際市場(chǎng)上一些最基本發(fā)展中國家。糧食的價(jià)格大幅飚升,200702-200802小麥的國際市場(chǎng)價(jià)格漲幅為100%,達到0.275美元/L(每蒲式爾10美元)1以糧食為原料生物質(zhì)能源的發(fā)展對全球經(jīng)濟的影響的記錄,大米的價(jià)格達到了10年以來(lái)的最高價(jià)格,一些國家糧食價(jià)格上漲的主要原因是用來(lái)生產(chǎn)第·代生物質(zhì)能的牛奶和肉的價(jià)格翻番,同時(shí)大豆的價(jià)格在2007-12達到源所消耗的糧食,特別是玉米價(jià)格的大幅上漲。據佔計每年34年來(lái)的最高水平,玉米價(jià)格也大幅增長(cháng)。2007年對發(fā)展大約1億t的糧食被用來(lái)4產(chǎn)乙醇而2007年世界谷物總產(chǎn)中國家來(lái)說(shuō)整個(gè)糧食進(jìn)口的價(jià)格提高了25%。為了保證糧量才達到20億t。用來(lái)加「乙醇的糧食比例增加,以及十地食供應的穩定以及防止國內物價(jià)的膨脹,許多大米出口園國和可以獲得糧食產(chǎn)品資源的比例降低,直接導致人類(lèi)糧食消如中國巴西印度、印度尼西亞越南哥倫比亞等國,都對費數量的降低,特別是對于發(fā)展中國家和缺糧的國家。大米的出口增加了限制;而其他一些國家,如阿根廷、烏克巴西是繼美國之后的世界第二大燃料乙醇生產(chǎn)國,也蘭俄羅斯以及塞爾維亞等國均提高關(guān)稅或禁止小麥和其是當前生物質(zhì)燃料業(yè)發(fā)展最為成功的典范。世界銀行2008他糧食的出口。2007年年底聯(lián)合國糧農組織公布的一項研07的研究報告表明,美國和歐洲大量增加第一代生物質(zhì)燃料究表明,2007年非洲的糧食價(jià)格上漲49%,而2008年歐洲的乙醇的產(chǎn)量是全球糧食危機的主要原因2。而巴西以廿蔗糧食價(jià)格上漲53%。200804世界銀行和國際貨幣基金為原料生產(chǎn)燃料乙醇對糧食價(jià)格的上漲幾乎沒(méi)有推動(dòng)作用。組織宣布·系列旨在減輕危機的措施例如增加對非洲農民2008-06,一項由Oxam發(fā)布的報告中批評富國的生物質(zhì)燃料的貸款以及對危機嚴重地區提供緊急貨幣援助。乙醇政策,建議限制第一代生物質(zhì)燃料乙醇的市場(chǎng)”。巴西歐美采用玉米、油菜、棕櫚油等糧食和農作物大力發(fā)的蔗乙醇雖然不完美但在生產(chǎn)成本以及保持環(huán)境平衡方生物質(zhì)能源使原本緊張的臼然資源雪上加霜影響了糧食面卻頗受推崇。生產(chǎn),破壞∫生態(tài)環(huán)境。能源危機造成農業(yè)生產(chǎn)資料價(jià)格上美國政府對乙醇產(chǎn)品的補貼促使許多農民放棄原來(lái)種漲給植的莊稼,大量種楨玉米。玉米是乙醇產(chǎn)品的初級原料,而中國煤化工料乙醇的成本約為美國是世界最大的玉米乙醇生產(chǎn)國。2006-2007年美國玉0.56CNMHG到0.8美元/L。與米總產(chǎn)量的23%被用來(lái)生產(chǎn)乙醇,而這個(gè)比例在205--高昂的油價(jià)相比,燃料乙醇越米越受到青瞇。美國的玉米產(chǎn)收稿日期:200808-22作者簡(jiǎn)介:孫智謀(1965-),男研究員,從事能源研究孫智謀等:生物質(zhì)能源的研究與發(fā)展2009年2用量占世界的40%,出口的玉米占世界玉米出口總量的70%。薯類(lèi)燃料乙醇生產(chǎn)能力,并在200年建成投產(chǎn)1萬(wàn)t以秸稈大量玉米用于生產(chǎn)乙醇已使美國玉米出口減少。其出冂量為原料生產(chǎn)乙醇產(chǎn)業(yè)化示范項日。吉林乙醇2007年年底在的減少不僅對全球玉米行情乃至糧食和食品價(jià)格產(chǎn)生重大江蘇省投資6500萬(wàn)元建成投產(chǎn)300t以甜高粱莖稈為原影響,而且,以玉米等為原料的飼料價(jià)格上漲,還直接助推全料的非糧燃料乙醇示范項目。此外,黑龍江華潤乙醇有限公球肉、蛋制品價(jià)格全面抬高。司年產(chǎn)20萬(wàn)t木薯燃料乙醇的廣西新建項目,生產(chǎn)裝置也已經(jīng)濟合作與發(fā)展組織和聯(lián)合國糧農組織20080704發(fā)由調試期轉入正常負荷。布《10年農業(yè)展望報告》時(shí)稱(chēng),制造生物質(zhì)燃料所引發(fā)的農產(chǎn)品市場(chǎng)的結構性變化將使末來(lái)10年內農產(chǎn)品價(jià)格持3第二代生物質(zhì)原料的開(kāi)發(fā)以及各個(gè)國家的利用續走高。生物質(zhì)燃料需求不斷增大將導致農產(chǎn)品價(jià)格普遍日前的工業(yè)化生產(chǎn)的燃料乙醇絕大多數是以糧食作物上漲。報告預計,到2016年,美國、歐盟、巴西等網(wǎng)的生物質(zhì)為原料的,從長(cháng)遠來(lái)看具有規模限制和不可持續性。以木質(zhì)燃料產(chǎn)量均將翻番。與此同時(shí),牛肉、豬肉、奶粉及植物油的纖維素為原料的第二代生物質(zhì)燃料乙醇是決定未來(lái)能否大世界貿易量在今后10年將出現大幅增長(cháng)規模梣代石油的關(guān)鍵。根據乙醇統計預告,全世界纖維素質(zhì)有關(guān)專(zhuān)家認為生物質(zhì)燃料熱潮將使全球農業(yè)發(fā)生一系乙醇的產(chǎn)量到200年至少達到624億L。如果這個(gè)目標能列巨大變化,玉米價(jià)格上漲是一種不可逆轉的趨勢。2007年夠實(shí)現那么美國、巴西、中國、歐盟、日本將分別占63.9%美國的玉米價(jià)格達到176美元/,較2006年翻了一番而這12.9%、21.5%0.4%、1.3%僅儀是巨變的開(kāi)端。2008年美國計劃投入4200萬(wàn)t玉米用2007-12-18,美國眾議院高票通過(guò)了能源法案修正案。于乙醇生產(chǎn),按照全球平均食品消費水平,同等數量的玉米新能源法案大力鼓勵生物質(zhì)燃料乙醇的發(fā)展,要求其使用量可以滿(mǎn)足1.35億人凵1年的食品消耗。此外,歐盟利用菜在2020年達到1360.8億L,其中793.8億L為纖維素乙籽油、大豆油等原料大量生產(chǎn)和消費生物質(zhì)柴油儀去年一醇以。盡管纖維素乙醇工業(yè)化生產(chǎn)現在技術(shù)上還存在障年就消耗了690萬(wàn)t生物柴油。而根據統計,2007年全球用礙但大部分人仍相信利用纖維素生產(chǎn)燃料乙醇代表了未于生產(chǎn)燃料的糧食已超過(guò)∫1億t。由于糧價(jià)高漲,農民大來(lái)生物質(zhì)燃料發(fā)展的方向。量砍伐原始森林改種玉米,這也與生物質(zhì)燃料借楨物光合作美國和歐洲的些企業(yè)已加快了對第代生物質(zhì)燃料用平衡燃燒排放二氧化碳的計劃相悖乙醇技術(shù)的研究步伐。美國能源部投入2.5億美元成立了美國地球政策研究所所長(cháng)、末來(lái)學(xué)家萊斯特·布朗先生兩個(gè)生物能源研究中心,負責研究纖維素L醇。歐盟在其第預言全球8億機動(dòng)車(chē)主和20億貧困人口之間對糧食的競爭七個(gè)研究與發(fā)展框架計劃中為纖維素乙醇研究專(zhuān)門(mén)預留出時(shí)代即將到來(lái)?!鞍讶澜绲募Z食全部用來(lái)制造生物質(zhì)能源,1億歐元的經(jīng)費。BP公司也宣布將在未來(lái)10年內用5億美也僅僅能夠滿(mǎn)足11%的能源需求?!庇《绒r業(yè)部長(cháng)沙拉德帕瓦元資助4物質(zhì)能源研究爾( Sharad Pawar)認為,全球必須重新審視生物質(zhì)能源政策,美國乙醇行業(yè)普遍認為目前生產(chǎn)纖維素乙醇的成本為即使需要繼續發(fā)展,也要建立在利用荒地,消耗非糧食作物或0.8~-1.0美元/。在纖維素燃料乙醇實(shí)現商業(yè)化生產(chǎn)之后,農產(chǎn)品廢棄物的基礎°。莫斯科市長(cháng)盧日科夫警告說(shuō),生預計其生產(chǎn)成本為0.53美元/L左右稍低于目前的玉米乙醇物質(zhì)燃料目前在國際燃料市場(chǎng)的份額只占1.5%,便已經(jīng)導致價(jià)格。如果玉米等糧食作物的價(jià)格繼續上漲纖維素L醇實(shí)糧食價(jià)格顙升幾乎1倍的惡果如果西方國家生產(chǎn)生物質(zhì)燃現量產(chǎn)之后的價(jià)格極具競爭力。但生產(chǎn)纖維素乙醇的前期投料的戰略得以最大限度的實(shí)現則玉米價(jià)格到2020年至少還資較大根據關(guān)國一些研究機構的測算,生產(chǎn)規模相同的條件將上漲70%,這雖然可令全球石油等燃料危機得到減輕但卻下,纖維素燃料L醇需要的投資是米燃料乙醇的7~8倍給世界糧食市場(chǎng)帶來(lái)嚴重恐慌和災難。非洲國家糧荒已經(jīng)延美國第一個(gè)示范性的纖維素乙醇廠(chǎng)是由馬薩諸塞州的續∫10多年,繼續下去將演變成現實(shí)的食物之戰Verenium公司在路易斯安那州建設的以甘蔗渣作為原料,年產(chǎn)530萬(wàn)L纖維素乙醇的生物精煉廠(chǎng)。 Verenium公司期望2中國的生物質(zhì)能源政策與措施把它的生產(chǎn)成本控制在0.53美元/L,這將對其他類(lèi)型的乙我國4物質(zhì)能源直堅持“不與民爭糧、不與糧爭地”的醇和汽油產(chǎn)生·定的競爭力。公司計劃200年開(kāi)始商業(yè)化發(fā)展路線(xiàn)。作為“十五”十大重點(diǎn)工程之一燃料醇產(chǎn)業(yè)已規模的建設將達到7560~11340萬(wàn)L年生產(chǎn)能力。Vere歷經(jīng)5年發(fā)展。2005年,國家批準建設的吉林燃料乙醇黑mium公司不僅是開(kāi)發(fā)第二代生物質(zhì)能源的先鋒,同時(shí)也是龍江華潤匕醇河南天冠燃料乙醇和安徽豐原燃料L醇4家研究高效酶制劑的先鋒。200807-17, Verenium公司和定點(diǎn)生產(chǎn)廠(chǎng)取得成功,2008年全國燃料乙醇產(chǎn)量達到 Marubeni公司合作,在泰國 Saraburi建設一個(gè)以甘蔗渣作為130萬(wàn)t,居世界第三{原料,年產(chǎn)300萬(wàn)L的纖維素乙醇。中國最初推廣燃料乙醇的目的主要是消化陳化玉米和美國杜邦公司與丹尼斯克公司共同組建杜邦丹尼斯克小麥等糧食。但隨著(zhù)陳化糧食逐步消耗殆盡和玉米價(jià)格節纖維素乙醇合資公司,將投資14億美元結合杜邦公司的節攀升,考慮到玉米乙醇的發(fā)展對網(wǎng)家糧食安全的威脅,國預處理等技術(shù)和杰能科公司的先進(jìn)酶技術(shù)的優(yōu)勢,首先開(kāi)發(fā)家2006年起停止新批玉米燃料乙醇企業(yè),并大力鼓勵發(fā)展以玉中國煤化工醇生產(chǎn)技術(shù)。此后以非糧食作物為原料開(kāi)發(fā)燃料乙醇。200606諾維信與中國糧油食品(集團)有限公司共同物質(zhì)CNMHG能源作物和其他生開(kāi)發(fā)利用玉米秸稈生產(chǎn)乙醇,正式進(jìn)入了中國“第代燃料2012年商業(yè)化生產(chǎn)纖維素乙醇。該合資企業(yè)計劃于乙醇—纖維素乙醇”生產(chǎn)工藝的新紀元。河南天冠集團改美能源部2007年資助建設6套纖維素乙醇裝置6造了原來(lái)以玉米為原料的燃料醇生產(chǎn)線(xiàn)形成了20萬(wàn)t木其中 Abengoa生物能源公司得到美國能源部7600萬(wàn)美元的孫智謀等:生物質(zhì)能源的研究與發(fā)展2009驟2用資助,在堪薩斯州建設座年產(chǎn)4309萬(wàn)L的纖維素乙醇工漸減小以糧食為原料加工乙醇的總量,加大第代非糧原料廠(chǎng),工J每大消耗大約7001玉米秸稈、麥稈、高粱茬、柳枝稷生產(chǎn)生物質(zhì)燃料的研究力度,盡快產(chǎn)業(yè)化。目前,我國與美以及其他的原料。一部分燃料乙醇被用于工廠(chǎng)的發(fā)電,另一歐等國在第二代燃料L醇開(kāi)發(fā)上的技術(shù)差距并不大,應抓住部分將被供給周邊的玉米干磨加工廠(chǎng)。藍火乙醇公司得到機遇,努力搶占未來(lái)生物質(zhì)燃料乙醇T業(yè)的技術(shù)制高點(diǎn)。美閃能源部4000萬(wàn)美元的資助,將纖維素乙醇工廠(chǎng)建在加利福尼亞南部的垃圾處理廠(chǎng)旁邊,年產(chǎn)7182萬(wàn)L的乙醇,每[參考文獻]天消耗00t分離好的環(huán)保廢棄物以及木材廢棄物。藍火乙[1]尹承德糧食危機,天災還是人禍?[N].中網(wǎng)經(jīng)濟時(shí)報208醇公司計劃在未來(lái)5年內在美國建設10家纖維素乙醇工0609廠(chǎng),每家L廠(chǎng)的年生產(chǎn)能力至少為2億L,其原料將是農業(yè)廢2] Donald Mitchell.“ A note on Rising Food Crisis"[EB/OL].The料、廢木料和非糧食作物,比如柳枝稷。Poet能源公司是美World Bank. 2008-07-29.國第二大乙醇生產(chǎn)商纖維素L醇工廠(chǎng)設在愛(ài)荷華州得到3]Oxm.“ Another Inconvenient Truth;: Biofuels are not the answer美國能源部8000萬(wàn)美元的資助,在原有工廠(chǎng)的基礎上擴建to climate or fuel crisis"L EB/OL ] Oxfam web site, 2008-07-30而成年產(chǎn)大約473億L的L醇,占纖維素乙醇總產(chǎn)量的[4] Katarina Wahlberg. Are We Approaching a Clobal Food Crisis?25%,每天消耗842t纖維素原料,要為玉米芯、玉米稈、玉Between Soaring Food Prices and Food Aid Shortage[ EB/OL]forld Economy Development in Brief米纖維等。 logen Biorefinery Partners公司在愛(ài)荷華州建!,20080303得到美國能源部800美元的資助年產(chǎn)6804萬(wàn)L的乙[5] Lesley Wroughton. Biofuels Major Driver of Food Price Rise-World醇每天消耗700t農業(yè)廢棄物,包括麥稈、燕麥稈、玉米稈Bank"[ EB/OL]//www.alertnet,org/thenews/newsdesk柳枝稷、稻草等。N28615016.hm,20080728日本16家公司于2007-19宣布聯(lián)手開(kāi)發(fā)低成本纖維[6]Ann, Wheat Breaks Through80 A Bushel,BBC, I7 December素乙醇技術(shù),這些公司包括豐田汽車(chē)公司、日本石油公司和三2007[Eb/Ol.http://news.bbeco.uk/2/hi/businesw/菱重工公司將致力于用谷物秸桿/殼皮和使用過(guò)的建筑材料7148374.sm,2007-12-17低成本生產(chǎn)纖維素乙醇。目標是使纖維索L醇生產(chǎn)成本達[7]Anom. Cereal Prices Hit Poor Countries[ EB/OL].hpy/ ews. bbc.40日元/L開(kāi)始商業(yè)化規模牛產(chǎn)的日期尚未確定couk/2/hi/business/m244382 stm. BBC, February 14, 2008.n西班牙能源公司年產(chǎn)158001的L醇,是西班83陳曉進(jìn),從熱烈追棒到遇質(zhì)和限制[soh/m牙最大的生化乙醇廠(chǎng)圖,因麥稈原料上漲以及國內需求放[9]張環(huán)宇全球糧食憂(yōu)患-經(jīng)濟全局[EB/OL].hp:/ magazine緩而停產(chǎn)數月,2008年6月下旬將重新開(kāi)工。公司希望酉班ajng, com. cn/20080607/68118. shtml,20080607牙政府能通過(guò)立法強制在汽油中混合一定比例的乙醇以促[10]藏文茜俄羅斯上張只用非糧原料生產(chǎn)生物燃料[EB/oL]M進(jìn)國內市場(chǎng)的需求。西班牙議會(huì )2007年也通過(guò)一項議案tp://www.39kf.con/yyjy/biotechnology/03/2008-47-08-502589議案中要求境內所有售油公司必須混合少量的燃料L醇,這shml.20080708.項議案將在200101開(kāi)始實(shí)行。 Abengoa在港冂城市la[]鹿建光中國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)現狀及發(fā)展政策研究[HBCoruna and Cartagena還有兩家生物質(zhì)乙醇廠(chǎng),年總產(chǎn)為Olj.Http://www.caitec.orgcn_/e/cn/news/2008-07/03/news257000t,主要用于出口。 abengoa在巴西有一家生物質(zhì)乙l166.html,200807403醇廠(chǎng),目前計劃在法國、荷蘭、美國繼續建設纖維素乙醇廠(chǎng)[12]徐玢美國新能源法將彰響生物能源市場(chǎng)[EB/OL].hp:/abengoa能源工程集團(ABG.MC)計劃在英國港口城市lmwww.in-en.com/newenergy/htmlnewenergy-08550ks525147870.ingham建設一座年產(chǎn)400000t燃料乙醇廠(chǎng),年加工110萬(wàn)thtm,200-12-20.小麥秸稈。 Immingham是主要的谷物種植區,擁有兩家大的13李艷君高油價(jià)時(shí)期世界燃料乙醇發(fā)展新特點(diǎn)FB/om,.htp://www.askci.com/freereports/2008-05/2008598398.html煉油廠(chǎng),2000年投產(chǎn)。200845409據國際生物燃料雜志最近報道康泰斯母公司意大利[14] Carlos A. 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"Second Generation Ethanol-A realistic challenge"[EB/4結語(yǔ)Ol.].http://biopact.com/2008/02/m-invests-100-million-in未來(lái)全球經(jīng)濟的發(fā)展必須在保證糧食安全的基礎上逐europes. htm, 2008-02-05(責任編輯:黃文雄)

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