生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化研究進(jìn)展

河北農業(yè)009,13(4):139-14lJoumal of Hebei Agricultural Sciences編輯李布青生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化研究進(jìn)展袁博,馮福應(內蒙古農業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院,內蒙古呼和浩特01008)摘要:闡述了國內外生物燃料乙醇的生產(chǎn)、使用及產(chǎn)業(yè)化等現狀,分析了我國生物燃料乙醇生產(chǎn)存在的問(wèn)題,提出了生物燃料乙醇的發(fā)展對策。關(guān)鍵詞:生物燃料乙醇;產(chǎn)業(yè)化;研究概況中圖分類(lèi)號:S216.2文獻標識碼:A文章編號:1008-1631(2009)04013903Research Progress on the Industrialization of Biofuel EthanolYUAN Bo, FENG Fu-ying Bioengineering College, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China)Abstract: The production, utilization and industrialization of biofuel ethanol at home and abroad were described, theproblems in the production of biofuel ethanol in China were analyzed, and the development courKey words: Biofuel ethanol; Industrialization; Research progress生物燃料乙醇是利用高糖植物、淀粉類(lèi)植物或纖維為燃料乙醇的發(fā)展提供了良好的法律基礎。美國還設立物質(zhì),通過(guò)發(fā)酵工藝、生物技術(shù)和化工手段獲得的。目基金,支持以各種生物質(zhì)為原料的乙醇汽油生產(chǎn)技術(shù)的前用于生產(chǎn)生物燃料乙醇的材料包括谷物、甜高粱、木開(kāi)發(fā)。根據美國生物技術(shù)工業(yè)組織的統計,美國每年可薯、甘薯、甜菜、甘蔗、秸稈、木料和廢棄木等。統計利用纖維素生產(chǎn)乙醇2650萬(wàn)t。表明,2005年全世界生物燃料乙醇的總產(chǎn)量約為1.3加拿大3000萬(wàn)t。由于生物燃料乙醇的應用可以減少對石油加拿大采取免稅政策來(lái)促進(jìn)生物乙醇的發(fā)展。加拿進(jìn)口的依賴(lài)、減少財政赤字、創(chuàng )造就業(yè)機會(huì )、減少二氧大擁有世界唯一的纖維素乙醇工廠(chǎng)—— Logen生物技術(shù)化碳排放量,從而減輕對環(huán)境的污染。因此,生物燃料公司,該公司是以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)乙醇的大規模工業(yè)乙醇被認為是最具潛力的生物能源形式,被廣泛用于工化公司,年產(chǎn)量達到100萬(wàn)加侖。2004年, Logen公業(yè)生產(chǎn)司借助酶使小麥秸稈轉化為糖類(lèi),然后通過(guò)發(fā)酵轉化為1國外生物燃料乙醇發(fā)展概況乙醇,從而實(shí)現以纖維為原料大規模生產(chǎn)乙醇。生物乙醇的使用,大大降低了加拿大對石油進(jìn)口的依賴(lài)。1.1巴i1.4歐盟等國家世界上最早開(kāi)發(fā)生物燃料乙醇的國家是巴西,燃料歐洲使用的生物燃料乙醇主要是用少量乙醇和乙基乙醇實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)也始于巴西,經(jīng)過(guò)20多年的努力,叔丁基醚(ETBE)直接調和而成。相對其他國家,歐巴西已成為燃料乙醇生產(chǎn)能力最大的國家,也是世界上盟國家生物燃料乙醇的成本最高,這是由于歐盟主要農唯一不供應車(chē)用純汽油的國家。目前,巴西生物乙醇作物(小麥、黑麥和大麥)都比玉米更難轉化為乙產(chǎn)量已占世界生物乙醇總產(chǎn)量的35%,是世界最大的醇6。對此,丹麥 Novozyers公司開(kāi)發(fā)出3種能提高生生物乙醇出口國。國際能源組織(EA)的研究表明,產(chǎn)率達20%的酶,并且可以獲得高質(zhì)量的乙醇。英國巴西的生物乙醇不但生產(chǎn)能力最大,而且生產(chǎn)成本最已經(jīng)在諾?？私⒘嗽搰?個(gè)生物乙醇工廠(chǎng)—Sugr低,這是因為巴西的蔗糖產(chǎn)量高、聯(lián)合發(fā)電設施被有效公司。2006年2月瑞典宜布,在15a內成為世界上第使用,以及勞動(dòng)力成本低等。巴西是世界上使用以酒精1個(gè)不依賴(lài)石油的國家。歐盟新的木質(zhì)素和纖維素乙醇為汽車(chē)燃料最成功的國家之一,不僅其車(chē)輛燃料的工程已經(jīng)高速發(fā)展了4a。40%是用甘蔗生產(chǎn)的酒精燃料,而且還研制出世界首架15亞太地區酒精燃料飛機。亞太地區農業(yè)資源豐富但能源短缺,因此燃料乙醇1.2美國市場(chǎng)的潛力巨大,其中印度已在9個(gè)州和另外3個(gè)地區從20世紀70年代開(kāi)始美國就利用玉米生產(chǎn)燃料乙指令醇。從1978年的《能源稅收法案》到2005年的《新能中國煤化工哏于ETBE的應用。源法案》,美國政府制定了一系列燃料乙醇的相關(guān)政策,2CNMHG我國在“七五”和“八五”期間就將“甜高粱莖收稿日期:200903-14稈制取乙醇”立項,并將其列入“九五”和“十五作者簡(jiǎn)介:袁博(1982-),男,蒙古族,內蒙古赤峰人,頑在國家重點(diǎn)科技攻關(guān)計劃讀,研究方向為生物質(zhì)能源。五”中長(cháng)期發(fā)帳規劃。河北農業(yè)科學(xué)2007年7月農業(yè)部倡導利用荒山,荒坡和鹽堿地等邊際術(shù)還缺乏競爭力,需要政府扶持和激勵,以引導生物燃性土地種植甜高粱、甘薯、木薯和甘蔗等能源作物。同料乙醇產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。時(shí),我國自行研制的燃料乙醇生產(chǎn)裝備已接近國際先進(jìn)42注重特有能源植物的篩選與高效培育技術(shù)研究水平,自行培育的能源植物——甜高粱的農藝性狀和工生物燃料乙醇制備50%以上的成本來(lái)源于生物質(zhì)業(yè)性能也處于世界先進(jìn)水平,已在山東、內蒙、新疆等原材料,這是制約生物能源大規模產(chǎn)業(yè)化的根本原因。地規?；N植,并進(jìn)行乙醇生產(chǎn)試驗。篩選、培育和推廣種植新型的適用當地土地種植的優(yōu)良我國在利用纖維素制取燃料乙醇技術(shù)方面也取得了能源植物,可大幅度降低生物燃料乙醇制備的成本。針一定的進(jìn)展。國家863計劃課題“纖維素廢棄物制取乙對生物產(chǎn)量、糖及淀粉含量等經(jīng)濟指標,應注重研究適醇技術(shù)”通過(guò)生化法和熱轉化法的有機結合,達到年產(chǎn)應不同生態(tài)條件下高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效的配套栽培技術(shù)時(shí)。乙醇600t的規模。山東大學(xué)和河南農業(yè)大學(xué)與河南天4.3注重專(zhuān)用酒精酵母的篩選及分子改良技術(shù)研究冠集團合作,在纖維素原料預處理和乙醇轉化技術(shù)開(kāi)發(fā)酒精酵母是乙醇的生物轉化中最后的關(guān)鍵步驟。因方面取得了一定的突破,使原料轉化率超過(guò)18%,即此,酒精酵母直接關(guān)系到生物乙醇轉化率和生產(chǎn)成本。6t秸稈可生產(chǎn)It乙醇,1條年產(chǎn)3001乙醇的中試生產(chǎn)作為生命體,不同來(lái)源、不同種類(lèi)的酒精酵母存在各種線(xiàn)已建成投產(chǎn)。此外,還成功開(kāi)發(fā)了新型酒精發(fā)酵設各樣的差異,表現在環(huán)境適應性、生命力、生物活性和備,可明顯縮短發(fā)酵周期,解決纖維乙醇發(fā)酵后酒精濃生產(chǎn)能力等方面。因此,專(zhuān)用酒精酵母的篩選,特別是度過(guò)低的難題。中石油在吉林的燃料乙醇公司正開(kāi)展以適合我國旱、寒荒漠區極端生態(tài)環(huán)境的專(zhuān)用酒精酵母的玉米秸稈為原料工業(yè)化示范項目研究論證;安徽豐原集篩選及其分子改良對生物乙醇產(chǎn)業(yè)具有極為重要的作團與國內有關(guān)大專(zhuān)院校在原料預處理和纖維素酶的培育用。應開(kāi)展高抗、廣譜、高效專(zhuān)用酒精酵母的篩選,等方面也取得初步成果。中國科學(xué)院過(guò)程工程研究所酒精酵母的離子束生物技術(shù)改良及其分子機理研究以及已在山東澤生生物科技有限公司建立了年產(chǎn)3000t秸稈糖基原料乙醇轉化專(zhuān)用酒精酵母復合菌劑產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技酶解發(fā)酵燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化示范工程。術(shù)的研究。3我國生物燃料乙醇發(fā)展存在的問(wèn)題4.4注重生物質(zhì)高效轉化微生物篩選及其構建技術(shù)研究木質(zhì)纖維素通過(guò)微生物產(chǎn)生的纖維素酶降解為可發(fā)3.1對生物燃料乙醇的認識不夠酵糖,可替代現有的糧食淀粉原料生產(chǎn)乙醇、乳酸、氨由于宣傳力度不夠等原因,造成人們對生物燃料乙基酸和抗生素等產(chǎn)品。而纖維素生物降解為葡萄糖技術(shù)醇的利用及其具有環(huán)保、高能和使用方便等特性的認識是國際公認的難題,也是最有前途的技術(shù)之一。其技術(shù)不足,導致生物燃料乙醇的利用不能得到社會(huì )各界的廣關(guān)鍵是高效降解木質(zhì)纖維素的微生物菌種的篩選與基因泛支持,不能積極參與到生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)鏈條中去,生工程菌的構建"。因此,應開(kāi)展高活性纖維素酶生產(chǎn)物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化得不到大力發(fā)展菌種的篩選及復合微生物協(xié)同產(chǎn)酶技術(shù)、高活力纖維素3.2技術(shù)研究薄弱,產(chǎn)品技術(shù)含量低,資金短缺酶解基因工程菌(或菌群)的構建、木質(zhì)素降解真菌技術(shù)難度大、開(kāi)發(fā)利用成本較高等問(wèn)題制約了生物與真菌菌群的篩選與構建、纖維素酶解反應器與可發(fā)酵燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此,加強生物燃料乙醇利用技糖在線(xiàn)分離與脫毒技術(shù)的研究。術(shù)的研究,開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,努力降低成本,是推動(dòng)生物質(zhì)4.5注重木質(zhì)纖維素生物轉化工藝關(guān)鍵技術(shù)研究能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要途徑。木質(zhì)纖維素是作物秸稈和農林剩余物的主要成分。33生物燃料乙醇的體系不完善利用生物轉化技術(shù)可將木質(zhì)纖維素轉化為戊糖或己糖,生物燃料乙醇的資源評價(jià)、技術(shù)標準、產(chǎn)品檢測和并作為生物乙醇的材料,大幅提高生物乙醇轉化率,降認證等體系不完善,沒(méi)有明確的技術(shù)標準和嚴格的技術(shù)低生產(chǎn)成本。應開(kāi)展以提高模式產(chǎn)物(乙醇和乳酸)監督,缺乏統一的規劃,沒(méi)有形成支撐生物燃料乙醇產(chǎn)收率和產(chǎn)品耐受性菌種的改造技術(shù)研究,以?xún)?yōu)化模式產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)服務(wù)體系。物(乙醇和乳酸)代謝途徑,提高糖利用率的代謝工3.4生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)保障機制還不夠完善程技術(shù)研究以及高效共代謝五碳糖、六碳糖產(chǎn)乙醇的基近年來(lái),雖然我國逐步加大了對生物燃料乙醇發(fā)展因工程細菌構建技術(shù)和連續生物合成技術(shù),包括自固定的支持力度,但由于沒(méi)有建立起強制性的市場(chǎng)保障政細胞生物合成技術(shù)、固定床連續生物合成技術(shù)、膜生物策,無(wú)法形成穩定的市場(chǎng)需求,生物燃料乙醇發(fā)展缺少反應持續的市場(chǎng)拉動(dòng),導致生物燃料乙醇新技術(shù)發(fā)展緩慢。中國煤化工5CNMHG4我國生物燃料乙醇的發(fā)展對策為促進(jìn)我國生物燃料乙醇技術(shù)的發(fā)展,適應世界可4.1加強政府引導再生能源發(fā)展的潮流,結合我國生物燃料乙醇資源和技在現有的技術(shù)水平和政策環(huán)境下,生物燃料乙醇技術(shù)特點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)基礎及社會(huì )和經(jīng)濟發(fā)展的要求,在廣泛吸第4期袁博等:生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化研究進(jìn)展141取國外經(jīng)驗的基礎上,還需提高自身的科技創(chuàng )新能力和planeusing an active contours model [J]. 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Canada, 1998. 5-8條件,加強飲水衛生、垃圾處理、街道照明等配套設施2]甘超華,馬禮,南秋菊,等,河北壩上地區生態(tài)建設建設。完善教育、醫療、文化、娛樂(lè )、養老等公共服務(wù)政策安排與優(yōu)化調控研究[J].農業(yè)現代化研究,2005設施。適度增加多層建筑,推廣簡(jiǎn)單實(shí)用、清潔衛生的26(2):97-100供熱和給排水方式,加快無(wú)害化生態(tài)衛生廁所的建設。[3]章家恩,駱世明.農業(yè)生態(tài)系統健康的基本內涵及其評價(jià)指標[J].應用生態(tài)學(xué)報,2004,15(8):1473-4.3轉變農村能源消費方式大力普及農村沼氣,積極發(fā)展適合農村特點(diǎn)的清潔[4]楊莉琳,毛任釗,張北縣水土資源高效利用的模式與技能源。加快農村太陽(yáng)能和風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用,加強戶(hù)用供土保持學(xué)報、2004,18(2):105-108熱設備的技術(shù)改造,推廣和普及高效節能燃煤爐具和散5]中國煤化工問(wèn)題及對策[].安熱器。鼓勵條件成熟的農村建設集中供熱、供氣設施,CNMHG-9048降低煤煙排放量,改善農村大氣環(huán)境質(zhì)量。[6]楊京平,生女主時(shí)東猶分析[M].北京:化4.4提高衣民文化素質(zhì)學(xué)工業(yè)出版社,2002生態(tài)農業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)新型農民,只有培養出具有[7]梁超.新農村建設中生態(tài)農業(yè)發(fā)展研究[J].安徽農創(chuàng )新觀(guān)念、敢于接受新鮮事物的新型農民,才是生態(tài)農業(yè)科學(xué),2008,36(7):2885-2887,2944.