生物質(zhì)車用燃料閔恩澤,謝文華(中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院,北京100083)[摘要]回顧分析了國外微藻生物柴油、秸稈乙醇汽油新一代生物質(zhì)汽油的新進展和工業(yè)化過程面臨的挑戰(zhàn)及對策。并建議要根據(jù)我國生物質(zhì)原料供應、科研基礎,開展國際合作,力爭在2015年建成微藻生物柴油秸稈乙醇汽油、生物質(zhì)汽油工業(yè)示范裝置,為以后的大發(fā)展奠定基礎[關鍵詞]生物質(zhì)車用燃料;微藻生物柴油秸稈乙醇汽油;生物質(zhì)汽油[中圍分類號]TK6[文獻標識碼]A【[文章編號]1009-1742(2011)02-0013-031前言新一代生物質(zhì)汽油來探索滿足國家中、長期需求之路在國際金融危機的沖擊下,2009年中國宏觀經(jīng)濟和主要用油行業(yè)增速放緩導致成品油需求明顯2微藻生物柴油下降。隨著國家經(jīng)濟刺激政策效果逐步顯現(xiàn),汽車微藻是光合效率最高的原始植物,與農(nóng)作物相市場較快增長,工業(yè)、交通運輸業(yè)快速復蘇,汽油、柴比,單位面積的產(chǎn)率高,而且生長快。微藻可以利用油等消費量開始大幅提升。至2009年底,中國汽車灘涂、鹽堿地等進行大規(guī)模培養(yǎng)。利用微藻生產(chǎn)生保有量已達7619萬輛,全年汽油表觀消費量達到物柴油,不占用石油資源;可利用發(fā)電廠煙氣中的二6704.9萬t。與汽油相比,柴油用量受交通運輸、氧化碳,減少溫室氣體排放;微藻生物柴油也是清潔農(nóng)業(yè)和漁業(yè)、工業(yè)用油的影響,全年柴油表觀消費量燃料,可以減少汽車尾氣對空氣的污染,被稱為是為1.39億t。石三鳥”的技術。世界各國均在大力開發(fā),特別目前我國的車用汽油主要依賴石油生產(chǎn)的是美國,在2008年金融危機后更大力發(fā)展微藻生物汽油來供應。為了減少石油進口的依賴,減少二柴油。美國政府從投資、信貸、稅收等方面制定政策氧化碳排放引起的溫室效應和減少汽車排放尾來支持微藻生物柴油的發(fā)展(23。氣引起的空氣污染,近年已推廣使用含10%乙發(fā)展微藻生物柴油要攻克的技術難題是:生產(chǎn)醇的乙醇汽油。2009年生產(chǎn)乙醇汽油1700萬t,路線長,成本高,價格不能與石油柴油競爭。生產(chǎn)微所需燃料乙醇171萬t。關于生物柴油,為了不與食藻生物柴油,首先要篩選出富油微藻,然后在光生物用油爭原料我國利用餐飲業(yè)廢棄油脂和榨油廠下反應器中成長;培育出來的微藻液,要進行收集濃腳料生產(chǎn),目前產(chǎn)量已達200萬ta左右,由于原料縮、壓榨、脫水、干燥后才能得到微藻;最后微藻還要供應不穩(wěn)等因素,產(chǎn)量時有波動。榨油、再加工才能得到生物柴油。2008年,美國能現(xiàn)有乙醇汽油和生物柴油的產(chǎn)量還將繼續(xù)增源部制訂了“微藻生物燃料技術路線圖”,長達250長,技術進步還將繼續(xù)。文章擬從國際有關生物質(zhì)多頁,提出了實現(xiàn)商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)微藻生物柴油的戰(zhàn)運輸燃料的前沿,即微藻生物柴油、秸稈乙醇汽油、略,也講了要攻關的難題,這說明微藻生物柴油要實[收稿日期]2010-12-09中國煤化工作者簡介】閔恩澤(1924),男四川成都市人,中國科學院院士中國工程院CNMH化工科學研究院教授級高級工程師博士生導師,主要研究方向為石油化工;E-mail:minette@npp-sInopec.com2011年第13卷第2期13現(xiàn)工業(yè)化還有漫長的道路要走生產(chǎn)成本降至0.53美元L,低于石油汽油。微藻生物柴油在實現(xiàn)大型生產(chǎn),把小試和中試我國燃料乙醇的生產(chǎn)工藝已從以陳化糧為原料成果放大方面,還有困難。根本原因是培育微藻的轉(zhuǎn)化為以木薯等為原料發(fā)展秸稈乙醇汽油已有許光生物反應器系統(tǒng)是一個嶄新的體系,微藻濃度很多單位開展了研究。目前已有500va和300va低,而且具有可壓縮性,目前缺乏這種體系工程放大的纖維素乙醇中型試驗裝置,其中一套采用了國外的科學知識。早在20世紀70年代未美國能源部生產(chǎn)的酶制劑。但不論規(guī)模還是技術水平與國外可再生能源實驗室就開始了微藻生物柴油的研究,相比均有巨大的差距。近期應加強與國外酶制劑公取得了多項實驗室成果。在微藻開放池養(yǎng)殖放大試司的合作,在2015年建成世界技術水平的大型工業(yè)驗(10m2)中,發(fā)現(xiàn)大規(guī)模養(yǎng)殖很難重復實驗室示范裝置,為今后發(fā)展奠定基礎。同時,也要組織纖結(jié)果效率較低提高油脂含量時,總生物質(zhì)含量降維素基因改造、酶制劑作用機制等基礎研究。低;采用轉(zhuǎn)基因微藻也未實現(xiàn)油脂提高。而且微藻4生物質(zhì)汽油種群比較脆弱強光、溫度波動、密度、氧氣、機械力均容易傷害其生長,造成產(chǎn)率下降。2009年,美國生物質(zhì)汽油( biogasoline)是最新一代的生物質(zhì)埃克森-美孕公司宣布投資6億美元開發(fā)微藻生物燃料。它比乙醇能量高,使用更經(jīng)濟不需要更新銷柴油要求科研不能只從試管到燒杯,要達到百萬加售系統(tǒng)和加油站不需要調(diào)整發(fā)動機。生物質(zhì)汽侖(注1gal=3785L)以上的生產(chǎn)規(guī)模,預計5-10油以甜菜為原料,經(jīng)過原料預處理、水相重整、堿催年后才開始工業(yè)生產(chǎn)。從這些也可以看出技術放大化聚合、加氫脫氧等工藝來生產(chǎn)。2010年3月,國時的難度。外建成36000L/a生物質(zhì)汽油中型試驗裝置,正集生產(chǎn)微藻生物柴油同時需要二氧化碳、陽光、土資4640萬美元建設從糖類生產(chǎn)生物質(zhì)汽油的工業(yè)地三個資源同時具備這三個條件的地區(qū)有限。要裝置。年生產(chǎn)幾十萬噸的微藻生物柴油,更要有大量的土我國正與國外醞釀合作,在我國建立每年萬噸地。所以我們需要在沿海的灘涂、沙漠等地區(qū)規(guī)劃級工業(yè)示范裝置關鍵是原料的穩(wěn)定供應。要調(diào)研好微藻生物柴油廠的建設。在2015年力爭建成每國內(nèi)甜菜、木薯甜高粱等的供應情況,規(guī)劃全年的年萬噸級工業(yè)生產(chǎn)裝置。同時大力開展微藻生物柴穩(wěn)定供應。同時還要研發(fā)綜合利用技術以增加經(jīng)油成套技術的科學與工程基礎研究可以在以下方濟效益。為進一步降低原料成本,國外還在研究以面進行重點研究:a富油微藻的篩選、培育和基因工纖維素為原料生產(chǎn)生物質(zhì)汽油的技術。程改造;b.光反應器中傳光、傳質(zhì)、傳動、傳熱規(guī)律;為了我國生物質(zhì)汽油的發(fā)展,應開展生物質(zhì)汽c稀藻液的收集、濃縮過程的工程放大規(guī)律;d稀微油高效制備過程中的科學與工程基礎研究,包括:藻液釆收、藻細胞破壁、油脂提取的科學知識。a.生物質(zhì)原料的預處理以及纖維素和半纖維素等糖類組分的高效分離;b.纖維素和半纖維的高效解聚3秸稈乙醇汽油(獲得糖類單體);c糖或糖醇轉(zhuǎn)化為汽油的多功能纖維類生物質(zhì)是世界上存在的最廣泛的可再生高效催化劑的設計與制備;d.糖或糖醇轉(zhuǎn)化為汽油資源包括各種農(nóng)業(yè)殘余物、林業(yè)殘余物、專門栽培的多步催化反應的高效耦合與反應器集成。的作物(如雜種白楊、甜高粱等)以及各種廢棄物5發(fā)展對策的思考(如城市固體垃圾、甘蔗渣、造紙廢液等),秸稈在生預計2020年我國柴油每年需求量約22億t物質(zhì)總量中所占的比例在50%以上。纖維素原料汽油需求量為1.1億t,所以我國微藻生物柴油、秸的主要成分包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。美國能源部投資10億美元,發(fā)展以秸稈農(nóng)林稈乙醇新一代生物質(zhì)汽油的生產(chǎn)要達到每年幾百固體廢棄物、城市生活廢棄物等多樣性纖維素為原萬噸,這樣在減少石油進口、減少溫室效應、減少環(huán)境污染方面才能起到一些作用·因此,在“十二五料的秸稈乙醇工藝。他們采用基因改造的纖維素期間并尋找更好的酶制劑,以及建設高效率的生產(chǎn)廠中國煤化工告稈乙醇新一代生物CNMHG定基礎。同時調(diào)美國計劃在200年由秸桿乙醇供應的汽油達到美研原料供應為以后發(fā)展做好準備。國汽油總量的30%,約1.9億m3。預計秸稈乙醇工程科學方數(shù)據(jù)[4] Lemer 1. The new ethanol J]. ICIS Chemical Business, 2010參考文獻1]郭一凡,龔金雙,王海博,中國成品油市場200年回顧與2051]hmg.sel, wisent start up biogasoline demo plant[.,LCs年展望[J],國際石油經(jīng)濟,2010(3):21-26Chemical Business, 2010(3-4): 12-132] Schill S R. The promise and the reality[J]. Biodiesel, 2009[6] Lange J P, Price R, et al. Valenc biofuels: A(10):45-47sic transportation fuels [J]. Angew Chem Int Ed, 2010[3] Kram J W. Algae attracts more researchers[ J ] Biodiesel, 2009794483.(1):12.Automobile fuel from biomassMin enze Xie WenhuaResearch Institute of Petroleum Processing, SINOPEC, Beijing 100083, China)Abstract] The world recent activities in the fields of micro-algae biodiesel, cellulosic ethanol and biogas-line were reviewed; the challenges and measures taken were discussed. It was proposed that the first industrialdemonstration unit for these micro-algae biodiesel, cellulosic ethanol and biogasoline should be built in China be.fore 2015, based on raw material supply, r& d progress and international cooperation to lay the foundation for fuKey words bio-based automobile fuel; micro-algae biodiesel; cellulosic ethanol; biogasoline中國煤化工CNMHG2011年第13卷第2期15