清潔能源與可再生能源上節(jié)林生物質(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(guó)內(nèi)外以及上海的生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)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 biomass Chai Mei Yan Yongjie Abstract: The actuality and development in fuel ethanol from biomass was introduced.The fuel ethanol production material and method was described. The problem of currently technology was analyzed. In the end, the future development direction of Shanghai wan put forward. Keywords: biomass; cellulose; fuel ethanol前言最早大規(guī)模使用乙醇作為替代燃料的國(guó)家。巴西從隨著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(jì)劃”,以甘蔗為原沉重,能源需求和油價(jià)持續(xù)上升,人類越來(lái)越認(rèn)識(shí)料生產(chǎn)燃料乙醇替代車用汽油,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(dá)到了預(yù)期目的。1985年以來(lái),雖然燃料乙醇產(chǎn)量性。上世紀(jì)70年代石油危機(jī)以來(lái),一些國(guó)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?yán)蒙镔|(zhì)資源生產(chǎn)液體燃料。其中由生物達(dá)1000萬(wàn)t左右,累計(jì)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、不引西所有車用汽油均添加20%~25%的燃料乙醇,并且起溫室效應(yīng)和提高汽車的防爆性能等特點(diǎn)而被公已有大量使用純?nèi)剂弦掖嫉钠?2005年銷售的汽認(rèn)為最有工業(yè)應(yīng)用前景的可再生能源之一,得到車有70%為可以完全燃用純?nèi)剂弦掖嫉钠嚒?005了廣泛的研究。年,巴西燃料乙醇消費(fèi)量為1200萬(wàn)t,替代了當(dāng)年汽油消費(fèi)量的45%,約占車用燃料消費(fèi)總量的三分1國(guó)內(nèi)外的燃料乙醇發(fā)展?fàn)顩r之一,為70多萬(wàn)人提供了就業(yè)機(jī)會(huì)。燃料乙醇已成1.1國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r為巴西保障能源安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、增加就業(yè)的燃料乙醇已有30多年發(fā)展歷史,其中巴西是支柱產(chǎn)業(yè)?！咀髡吆?jiǎn)介】柴梅華東理工大學(xué),碩士研究生上海帶能清潔能源與可再生能源美國(guó)是從上世紀(jì)90年代開(kāi)始發(fā)展燃料乙醇足故對(duì)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(shì),玉料乙醇的技術(shù)十分重視。原料方面日本全國(guó)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(guó)燃料乙醇的生產(chǎn)和銷售曾受到抑新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)委托以日本制。90年代初,美國(guó)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(fèi)全部由含氧添加劑摻人汽油中,代替有致癌作用的MTBE,政府補(bǔ)助的政策。酒精協(xié)會(huì)在借鑒美國(guó)技術(shù)基礎(chǔ)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(tǒng)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)銷售減少對(duì)石油進(jìn)口的依賴,同時(shí)減少CO2的排放。不迅速增長(zhǎng)美國(guó)為推廣燃料乙醇制定了積極的經(jīng)濟(jì)少企業(yè)也利用自行開(kāi)發(fā)的技術(shù)或引進(jìn)美國(guó)技術(shù)開(kāi)激勵(lì)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(yàn)。其返還(折合每升13.5美分)同時(shí)美國(guó)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(kuò)大可利用的生物年5月投資5億日元建成示范工廠,目前日產(chǎn)乙醇質(zhì)資源,以便更大規(guī)模的替代石油。美國(guó)政府實(shí)施2.5t,試成后計(jì)劃建設(shè)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(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展,改善標(biāo)為25日元/L。了環(huán)境,明顯降低了汽車廢氣的排放,減少了原油泰國(guó)是亞洲國(guó)家中對(duì)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(jī)會(huì)。極的國(guó)家之一,他們與福特汽車公司聯(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(jī)構(gòu),成立了專門(mén)的委員會(huì)負(fù)責(zé)發(fā)展燃料乙醇的可汽油機(jī)燃料,近來(lái)乙醇的用途不斷擴(kuò)大,用乙醇行性研究以及發(fā)展計(jì)劃和政策。泰國(guó)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(guó)之一,也是第二大糖出口國(guó),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(guó)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(diào)到與汽油相當(dāng)?shù)乃h,并開(kāi)始執(zhí)行相應(yīng)的稅收激勵(lì)政策,促進(jìn)乙醇的平,促進(jìn)了燃料乙醇產(chǎn)量的上升。農(nóng)業(yè)豐收形成的應(yīng)用。農(nóng)產(chǎn)品過(guò)剩是歐洲一些國(guó)家發(fā)展生物質(zhì)乙醇的直印度用甘蔗和甜高粱生產(chǎn)99.5%無(wú)水乙醇,甜接動(dòng)力。現(xiàn)在法國(guó)西班牙和瑞典已經(jīng)生產(chǎn)和使用高粱的單位面積年產(chǎn)量為5700-6500L/hm2,比乙醇汽油,丹麥、荷蘭、德國(guó)、法國(guó)、奧地利等國(guó)也有甘蔗高30%印度于2003年啟動(dòng)燃料乙醇計(jì)劃。各自的研究與開(kāi)發(fā)。按照政府規(guī)定,北部9個(gè)邦和4個(gè)聯(lián)邦區(qū)可在汽委內(nèi)瑞拉推廣乙醇汽油是拉美地區(qū)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(jì)劃中的一項(xiàng)。委內(nèi)瑞拉從巴西進(jìn)口的第一全國(guó)推廣乙醇汽油,并計(jì)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(nèi)瑞拉政府制定了通過(guò)1.2國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r甘蔗種植來(lái)提取乙醇的計(jì)劃。并宣布正式使用并推我國(guó)有成熟的酒精生產(chǎn)技術(shù)和大規(guī)模的酒精廣乙醇汽油,并由此逐漸替代無(wú)鉛汽油。委內(nèi)瑞拉生產(chǎn)能力,具備發(fā)展生物燃料乙醇的技術(shù)基礎(chǔ)。我政府計(jì)劃在2005年至2012年間,建成14個(gè)總面國(guó)政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(zhàn)略儲(chǔ)就業(yè)問(wèn)題。備性研究與發(fā)展,一直被科技部列為生物質(zhì)能技術(shù)日本作為世界第2石油進(jìn)口大國(guó),也希望利用研究領(lǐng)域的重要課題。本國(guó)資源開(kāi)發(fā)乙醇燃料,但由于國(guó)內(nèi)糧食生產(chǎn)不20世紀(jì)末,利用糧食相對(duì)過(guò)剩的條件,我國(guó)開(kāi)清潔能源與可再生能源上海能始發(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(shè)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,總產(chǎn)能達(dá)到每年102萬(wàn)t2001年我國(guó)量的3.5%~5%,甘蔗糖蜜的產(chǎn)量是加工甘蔗量的啟動(dòng)了“車用乙醇”計(jì)劃,在全國(guó)推廣摻加10%乙醇3%左右。的汽油,現(xiàn)已在東北和河南、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)展車用乙醇汽油的銷地球上最有潛力的乙醇生產(chǎn)原料,主要有農(nóng)作物售。但我國(guó)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、造紙廠不平衡,糧食生產(chǎn)形勢(shì)并不樂(lè)觀,因此我國(guó)近期不和造糖廠含有纖維素的下腳料、城市生活垃圾的再擴(kuò)大以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn)。一部分等。若全國(guó)推廣使用車用乙醇汽油,總需求燃料4)其他原料如造紙廠的亞硫酸鹽紙漿廢液、淀乙醇500萬(wàn)t以上。為了擴(kuò)大生物燃料來(lái)源,我國(guó)粉廠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)(稱為甜高粱乙醇),并已在黑龍江、內(nèi)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Lt燃料乙醇生產(chǎn)試點(diǎn),黑龍江省試驗(yàn)項(xiàng)目已達(dá)到年原料乙醇產(chǎn)量原料乙醇產(chǎn)量產(chǎn)乙醇5000t。由于現(xiàn)階段國(guó)家對(duì)燃料乙醇實(shí)行定玉米370木料160點(diǎn)生產(chǎn),這些甜高粱乙醇無(wú)法進(jìn)入交通燃料市場(chǎng),甜土豆125糖蜜280大多數(shù)摻入了低質(zhì)白酒中。另外,含木質(zhì)纖維素的甘蔗70甜高粱86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鮮甘薯80國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),每年有大量生物質(zhì)廢棄物產(chǎn)生,據(jù)估計(jì)僅農(nóng)作物秸稈和稻殼就折合標(biāo)準(zhǔn)煤2.1億t2.2生產(chǎn)的過(guò)程和方法目前國(guó)內(nèi)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(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖,再將糖發(fā)酵得到乙醇。不同的生物質(zhì)1.3上海的發(fā)展?fàn)顩r原料,糖化步驟不同。糖質(zhì)原料可以直接發(fā)酵制取上海生物質(zhì)制燃料乙醇技術(shù)走在了全國(guó)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(guó)領(lǐng)先水淀粉或淀粉糖(1)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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,需要先經(jīng)過(guò)始研究農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù),先后承擔(dān)了預(yù)處理再進(jìn)行糖解,糖解過(guò)程如下式所示:國(guó)家“八五”、“九五”、“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃,目前已纖維素或纖素糖(2)經(jīng)建成600t/a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(jī)質(zhì)分解代謝的生化反應(yīng)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很多,包括酵母菌、霉菌和細(xì)菌,目前最常用2.1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(guó)乙醇生產(chǎn)的葡萄糖母或乙醇+二氧化碳(3)最主要原料,主要是有甘薯(又名地瓜、紅薯、山芋)、木薯、玉米、馬鈴薯(又名土豆)、大麥、大米高3生物燃料乙醇存在的問(wèn)題粱等。糖類和淀粉類原料生產(chǎn)燃料乙醇的工藝都已上海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。纖維素類原料具有資源豐富,不與糧4上海發(fā)展的前景分析食爭(zhēng)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(duì)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(chǔ)通,但國(guó)內(nèi)外都還存在一些技術(shù)方面的問(wèn)題沒(méi)有完和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。因此需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)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入力度,盡快實(shí)現(xiàn)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(nóng)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。然后再利用上海在設(shè)備制造等方面的優(yōu)勢(shì),高纖維素糖解得率和糖發(fā)酵成乙醇的轉(zhuǎn)化率;降低將生物質(zhì)生產(chǎn)乙醇技術(shù)輸出,推廣到全國(guó),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(qū)。工藝和設(shè)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(xù)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(duì)上下班交通進(jìn)行創(chuàng)新性治浦東上海新國(guó)際博覽中心舉行作為“建設(shè)資源節(jié)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(zhǎng)論壇的特邀市交通的私家車使用量;提倡使用普通自行車或嘉賓,同時(shí)也受上海市政府邀請(qǐng)的帕爾瑪市政當(dāng)電動(dòng)自行車,成又汽車的天然替代品并且通過(guò)以局代表Mr. Piezr0參議員就帕爾瑪市在環(huán)境保護(hù)下幾種方法改善公共和集體交通:增加意大利最和節(jié)能方面取得的成就發(fā)表了演講。上海市經(jīng)濟(jì)為有效和完備的設(shè)備;在現(xiàn)有的高水平基礎(chǔ)上進(jìn)委員會(huì)國(guó)際合作部副主任陳東林和上海市節(jié)能協(xié)一步提高公共交通工具的使用和消費(fèi)者忠誠(chéng)度;會(huì)常務(wù)副秘書(shū)長(zhǎng)藍(lán)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。政府制題是節(jié)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(xù)發(fā)展規(guī)劃和建立起卓有成效可持續(xù)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(xiàn)代化發(fā)展與自然環(huán)境渾然天成,堪稱的氛圍,并規(guī)范社會(huì)行為。同時(shí),這也一對(duì)城市規(guī)和諧社會(huì)的典范。劃和學(xué)校教育建設(shè)都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)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(yàn)值得我們學(xué)習(xí)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(jié)束后,意大利對(duì)外貿(mào)易委員會(huì)ICB1工程首座試點(diǎn)城市。市政當(dāng)局對(duì)交通監(jiān)管、投資促進(jìn)署上海代表處貿(mào)易官員芭芭拉卡斯貝降低交通對(duì)環(huán)境的影響、減少車禍發(fā)生率、創(chuàng)新性麗女士約請(qǐng)上海市節(jié)能協(xié)會(huì)常務(wù)副秘書(shū)長(zhǎng)藍(lán)毓俊能源規(guī)劃垃圾的治理與再循環(huán)、水利監(jiān)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(nèi)部及周邊地區(qū)的綠地?cái)U(kuò)建等方面都取得了的交流。顯著的成績(jī)。這些努力改善交通與環(huán)境的積極措(毛文民)