河北農(nóng)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(yīng)(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特01008)摘要:闡述了國內(nèi)外生物燃料乙醇的生產(chǎn)、使用及產(chǎn)業(yè)化等現(xiàn)狀,分析了我國生物燃料乙醇生產(chǎn)存在的問題,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;研究概況中圖分類號:S216.2文獻(xiàn)標(biāo)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、淀粉類植物或纖維為燃料乙醇的發(fā)展提供了良好的法律基礎(chǔ)。美國還設(shè)立物質(zhì),通過發(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、木開發(fā)。根據(jù)美國生物技術(shù)工業(yè)組織的統(tǒng)計,美國每年可薯、甘薯、甜菜、甘蔗、秸稈、木料和廢棄木等。統(tǒng)計利用纖維素生產(chǎn)乙醇2650萬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t。由于生物燃料乙醇的應(yīng)用可以減少對石油加拿大采取免稅政策來促進(jìn)生物乙醇的發(fā)展。加拿進(jìn)口的依賴、減少財政赤字、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會、減少二氧大擁有世界唯一的纖維素乙醇工廠—— 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(guī)模工業(yè)乙醇被認(rèn)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(dá)到100萬加侖。2004年, Logen公業(yè)生產(chǎn)司借助酶使小麥秸稈轉(zhuǎn)化為糖類,然后通過發(fā)酵轉(zhuǎn)化為1國外生物燃料乙醇發(fā)展概況乙醇,從而實(shí)現(xiàn)以纖維為原料大規(guī)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。1.1巴i1.4歐盟等國家世界上最早開發(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(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)也始于巴西,經(jīng)過20多年的努力,叔丁基醚(ETBE)直接調(diào)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(nóng)唯一不供應(yīng)車用純汽油的國家。目前,巴西生物乙醇作物(小麥、黑麥和大麥)都比玉米更難轉(zhuǎn)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(dá)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?個生物乙醇工廠—Sugr低,這是因為巴西的蔗糖產(chǎn)量高、聯(lián)合發(fā)電設(shè)施被有效公司。2006年2月瑞典宜布,在15a內(nèi)成為世界上第使用,以及勞動力成本低等。巴西是世界上使用以酒精1個不依賴石油的國家。歐盟新的木質(zhì)素和纖維素乙醇為汽車燃料最成功的國家之一,不僅其車輛燃料的工程已經(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(qū)酒精燃料飛機(jī)。亞太地區(qū)農(nóng)業(yè)資源豐富但能源短缺,因此燃料乙醇1.2美國市場的潛力巨大,其中印度已在9個州和另外3個地區(qū)從20世紀(jì)70年代開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(yīng)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“十五作者簡介:袁博(1982-),男,蒙古族,內(nèi)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”中長期發(fā)帳規(guī)劃。河北農(nóng)業(yè)科學(xué)2007年7月農(nóng)業(yè)部倡導(dǎo)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(dǎo)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,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(nóng)藝性狀和工生物燃料乙醇制備50%以上的成本來源于生物質(zhì)業(yè)性能也處于世界先進(jìn)水平,已在山東、內(nèi)蒙、新疆等原材料,這是制約生物能源大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的根本原因。地規(guī)?；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(dāng)?shù)赝恋胤N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(jì)指標(biāo),應(yīng)注重研究適醇技術(shù)”通過生化法和熱轉(zhuǎn)化法的有機(jī)結(jié)合,達(dá)到年產(chǎn)應(yīng)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。乙醇600t的規(guī)模。山東大學(xué)和河南農(nóng)業(yè)大學(xué)與河南天4.3注重專用酒精酵母的篩選及分子改良技術(shù)研究冠集團(tuán)合作,在纖維素原料預(yù)處理和乙醇轉(zhuǎn)化技術(shù)開發(fā)酒精酵母是乙醇的生物轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率超過18%,即此,酒精酵母直接關(guān)系到生物乙醇轉(zhuǎn)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,不同來源、不同種類的酒精酵母存在各種線已建成投產(chǎn)。此外,還成功開發(fā)了新型酒精發(fā)酵設(shè)各樣的差異,表現(xiàn)在環(huán)境適應(yīng)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,專用酒精酵母的篩選,特別是度過低的難題。中石油在吉林的燃料乙醇公司正開展以適合我國旱、寒荒漠區(qū)極端生態(tài)環(huán)境的專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(tuán)與國內(nèi)有關(guān)大專院校在原料預(yù)處理和纖維素酶的培育用。應(yīng)開展高抗、廣譜、高效專用酒精酵母的篩選,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(jī)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(zhuǎn)化專用酒精酵母復(fù)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)展存在的問題4.4注重生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化微生物篩選及其構(gòu)建技術(shù)研究木質(zhì)纖維素通過微生物產(chǎn)生的纖維素酶降解為可發(fā)3.1對生物燃料乙醇的認(rèn)識不夠酵糖,可替代現(xiàn)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(rèn)識是國際公認(rèn)的難題,也是最有前途的技術(shù)之一。其技術(shù)不足,導(dǎo)致生物燃料乙醇的利用不能得到社會各界的廣關(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(gòu)建"。因此,應(yīng)開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(fù)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(gòu)建、木質(zhì)素降解真菌技術(shù)難度大、開發(fā)利用成本較高等問題制約了生物與真菌菌群的篩選與構(gòu)建、纖維素酶解反應(yīng)器與可發(fā)酵燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此,加強(qiáng)生物燃料乙醇利用技糖在線分離與脫毒技術(shù)的研究。術(shù)的研究,開發(fā)新產(chǎn)品,努力降低成本,是推動生物質(zhì)4.5注重木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)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(nóng)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(zhuǎn)化技術(shù)可將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為戊糖或己糖,生物燃料乙醇的資源評價、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、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(zhuǎn)化率,降認(rèn)證等體系不完善,沒有明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格的技術(shù)低生產(chǎn)成本。應(yīng)開展以提高模式產(chǎn)物(乙醇和乳酸)監(jiān)督,缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃,沒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,以優(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)市場保障機(jī)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,雖然我國逐步加大了對生物燃料乙醇發(fā)展因工程細(xì)菌構(gòu)建技術(shù)和連續(xù)生物合成技術(shù),包括自固定的支持力度,但由于沒有建立起強(qiáng)制性的市場保障政細(xì)胞生物合成技術(shù)、固定床連續(xù)生物合成技術(shù)、膜生物策,無法形成穩(wěn)定的市場需求,生物燃料乙醇發(fā)展缺少反應(yīng)持續(xù)的市場拉動,導(dǎo)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(yīng)世界可4.1加強(qiáng)政府引導(dǎo)再生能源發(fā)展的潮流,結(jié)合我國生物燃料乙醇資源和技在現(xiàn)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(chǔ)及社會和經(jīng)濟(jì)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(chǔ)上,還需提高自身的科技創(chuàng)新能力和planeusing an active contours model [J]. IEEE Trans on生產(chǎn)效率,為真正實(shí)現(xiàn)纖維素資源轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)化奠定堅實(shí)PAMI,2005,15(6):617-634.基礎(chǔ),同時也為實(shí)現(xiàn)我國整體工業(yè)技術(shù)體系從以石油為[7]曹穩(wěn)根,段紅,我國生物質(zhì)能資源及其利用技術(shù)現(xiàn)狀基礎(chǔ)向以可再生的生物質(zhì)資源為基礎(chǔ)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移做好準(zhǔn)[].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(14):6001-6003備,實(shí)現(xiàn)以碳水化合物為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展[8]劉瑾,鄔建國.生物燃料的發(fā)展現(xiàn)狀與前景[].生態(tài)學(xué)報,2008,28(4):1339-134參考文獻(xiàn):[9]王峰.生物質(zhì)快速熱解技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來產(chǎn)業(yè)化急[1]蔣劍春.生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)與應(yīng)用[J].生物質(zhì)化學(xué)需解決的問題[].大眾科技,2008,(6):133-134.工程,2007,41(3):59-65.[10]胡敏,何昌義.我國秸稈生物轉(zhuǎn)化燃料酒精研究現(xiàn)狀[2]周愛萍.國內(nèi)外燃料乙醇的生產(chǎn)與研究進(jìn)展[J.安徽[J].氨基酸和生物資源,2006,(3):36-40.農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(20):8768-8770[11]張坤,吳楨,梅廣,纖維素發(fā)酵生產(chǎn)燃料酒精研[3] Gavrila D M. The visual analysis of human movement: a究[].糧食與油脂,2007,(2):10-12.survey [J]. 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Tracking deformable objects in the(上接第135頁)文明生態(tài)村創(chuàng)建對策業(yè)生產(chǎn)力的核心所在。這就要求加快發(fā)展農(nóng)村教育事業(yè);加強(qiáng)農(nóng)民的技能培訓(xùn);重點(diǎn)搞好專業(yè)大戶、職業(yè)農(nóng)4.1大力發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)民和新型農(nóng)場主等核心農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)實(shí)用技術(shù)和經(jīng)營管理堅持“多予、少取、放活”,加大農(nóng)業(yè)和農(nóng)村投入知識的培訓(xùn),為發(fā)展現(xiàn)代化規(guī)模經(jīng)營和農(nóng)業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)力度,建立“以工促農(nóng)、以城帶鄉(xiāng)”的長效機(jī)制。轉(zhuǎn)變培養(yǎng)合格的生產(chǎn)、經(jīng)營管理人才;加強(qiáng)農(nóng)村的思想道德農(nóng)業(yè)增長方式,推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營,促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品加建設(shè)和文化建設(shè)。工、轉(zhuǎn)化、增值。穩(wěn)定并完善以家庭承包經(jīng)營為基礎(chǔ)、統(tǒng)分結(jié)合的雙層經(jīng)營體制,發(fā)展多種形式的適度規(guī)模經(jīng)參考文獻(xiàn):營。增強(qiáng)村級集體經(jīng)濟(jì)組織的服務(wù)功能,鼓勵和引導(dǎo)農(nóng)[l] Nielsen N Ole. Management for agro ecosystem health:the民發(fā)展各類專業(yè)合作經(jīng)濟(jì)組織,提高農(nóng)業(yè)的組織化程度。new paradigm for agriculture [R]. Proceedings of the Annu-4.2加強(qiáng)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施和庭院環(huán)境建設(shè)al Meeting of the Canadian Society of Animal Science Vancou從硬化道路、凈化街院、綠化村莊做起,逐步創(chuàng)造ver. British Columbia. Canada, 1998. 5-8條件,加強(qiáng)飲水衛(wèi)生、垃圾處理、街道照明等配套設(shè)施2]甘超華,馬禮,南秋菊,等,河北壩上地區(qū)生態(tài)建設(shè)建設(shè)。完善教育、醫(yī)療、文化、娛樂、養(yǎng)老等公共服務(wù)政策安排與優(yōu)化調(diào)控研究[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究,2005設(shè)施。適度增加多層建筑,推廣簡單實(shí)用、清潔衛(wèi)生的26(2):97-100供熱和給排水方式,加快無害化生態(tài)衛(wèi)生廁所的建設(shè)。[3]章家恩,駱世明.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)健康的基本內(nèi)涵及其評價指標(biāo)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2004,15(8):1473-4.3轉(zhuǎn)變農(nóng)村能源消費(fèi)方式大力普及農(nóng)村沼氣,積極發(fā)展適合農(nóng)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(nóng)村太陽能和風(fēng)能的開發(fā)利用,加強(qiáng)戶用供土保持學(xué)報、2004,18(2):105-108熱設(shè)備的技術(shù)改造,推廣和普及高效節(jié)能燃煤爐具和散5]中國煤化工問題及對策[].安熱器。鼓勵條件成熟的農(nóng)村建設(shè)集中供熱、供氣設(shè)施,CNMHG-9048降低煤煙排放量,改善農(nóng)村大氣環(huán)境質(zhì)量。[6]楊京平,生女主時東猶分析[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(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開新型農(nóng)民,只有培養(yǎng)出具有[7]梁超.新農(nóng)村建設(shè)中生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展研究[J].安徽農(nóng)創(chuàng)新觀念、敢于接受新鮮事物的新型農(nóng)民,才是生態(tài)農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(7):2885-2887,2944.