生物燃料乙醇产业化研究进展

河北农业009,13(4):139-14lJoumal of Hebei Agricultural Sciences编辑李布青生物燃料乙醇产业化研究进展袁博,冯福应(内蒙古农业大学生物工程学院,内蒙古呼和浩特01008)摘要:阐述了国内外生物燃料乙醇的生产、使用及产业化等現状,分析了我国生物燃料乙醇生产存在的问题,提出了生物燃料乙醇的发展对策。关键词:生物燃料乙醇;产业化;研究概况中图分类号:S216.2文献标识码:A文章编号: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、淀粉类植物或纤维为燃料乙醇的发展提供了良好的法律基础。美国还设立物质,通过发酵工艺、生物技术和化工手段获得的。目基金,支持以各种生物质为原料的乙醇汽油生产技术的前用于生产生物燃料乙醇的材料包括谷物、甜高粱、木开发。根据美国生物技术工业组织的统计,美国每年可薯、甘薯、甜菜、甘蔗、秸秆、木料和废弃木等。统计利用纤维素生产乙醇2650万t。表明,2005年全世界生物燃料乙醇的总产量约为1.3加拿大3000万t。由于生物燃料乙醇的应用可以减少对石油加拿大采取免税政策来促进生物乙醇的发展。加拿进口的依赖、减少财政赤字、创造就业机会、减少二氧大拥有世界唯一的纤维素乙醇工厂—— Logen生物技术化碳排放量,从而减轻对环境的污染。因此,生物燃料公司,该公司是以生物质为原料生产乙醇的大规模工业乙醇被认为是最具潜力的生物能源形式,被广泛用于工化公司,年产量达到100万加仑。2004年, Logen公业生产司借助酶使小麦秸秆转化为糖类,然后通过发酵转化为1国外生物燃料乙醇发展概况乙醇,从而实现以纤维为原料大规模生产乙醇。生物乙醇的使用,大大降低了加拿大对石油进口的依赖。1.1巴i1.4欧盟等国家世界上最早开发生物燃料乙醇的国家是巴西,燃料欧洲使用的生物燃料乙醇主要是用少量乙醇和乙基乙醇实现工业化生产也始于巴西,经过20多年的努力,叔丁基醚(ETBE)直接调和而成。相对其他国家,欧巴西已成为燃料乙醇生产能力最大的国家,也是世界上盟国家生物燃料乙醇的成本最高,这是由于欧盟主要农唯一不供应车用纯汽油的国家。目前,巴西生物乙醇作物(小麦、黑麦和大麦)都比玉米更难转化为乙产量已占世界生物乙醇总产量的35%,是世界最大的醇6。对此,丹麦 Novozyers公司开发出3种能提高生生物乙醇出口国。国际能源组织(EA)的研究表明,产率达20%的酶,并且可以获得高质量的乙醇。英国巴西的生物乙醇不但生产能力最大,而且生产成本最已经在诺福克建立了该国第1个生物乙醇工厂—Sugr低,这是因为巴西的蔗糖产量高、联合发电设施被有效公司。2006年2月瑞典宜布,在15a内成为世界上第使用,以及劳动力成本低等。巴西是世界上使用以酒精1个不依赖石油的国家。欧盟新的木质素和纤维素乙醇为汽车燃料最成功的国家之一,不仅其车辆燃料的工程已经高速发展了4a。40%是用甘蔗生产的酒精燃料,而且还研制出世界首架15亚太地区酒精燃料飞机。亚太地区农业资源丰富但能源短缺,因此燃料乙醇1.2美国市场的潜力巨大,其中印度已在9个州和另外3个地区从20世纪70年代开始美国就利用玉米生产燃料乙指令醇。从1978年的《能源税收法案》到2005年的《新能中国煤化工哏于ETBE的应用。源法案》,美国政府制定了一系列燃料乙醇的相关政策,2CNMHG我国在“七五”和“八五”期间就将“甜高粱茎收稿日期:200903-14秆制取乙醇”立项,并将其列入“九五”和“十五作者简介:袁博(1982-),男,蒙古族,内蒙古赤峰人,顽在国家重点科技攻关计划读,研究方向为生物质能源。五”中长期发帳规划。河北农业科学2007年7月农业部倡导利用荒山,荒坡和盐碱地等边际术还缺乏竞争力,需要政府扶持和激励,以引导生物燃性土地种植甜高粱、甘薯、木薯和甘蔗等能源作物。同料乙醇产业的健康发展。时,我国自行研制的燃料乙醇生产装备已接近国际先进42注重特有能源植物的筛选与高效培育技术研究水平,自行培育的能源植物——甜高粱的农艺性状和工生物燃料乙醇制备50%以上的成本来源于生物质业性能也处于世界先进水平,已在山东、内蒙、新疆等原材料,这是制约生物能源大规模产业化的根本原因。地规模化种植,并进行乙醇生产试验。筛选、培育和推广种植新型的适用当地土地种植的优良我国在利用纤维素制取燃料乙醇技术方面也取得了能源植物,可大幅度降低生物燃料乙醇制备的成本。针一定的进展。国家863计划课题“纤维素废弃物制取乙对生物产量、糖及淀粉含量等经济指标,应注重研究适醇技术”通过生化法和热转化法的有机结合,达到年产应不同生态条件下高产、优质和高效的配套栽培技术时。乙醇600t的规模。山东大学和河南农业大学与河南天4.3注重专用酒精酵母的筛选及分子改良技术研究冠集团合作,在纤维素原料预处理和乙醇转化技术开发酒精酵母是乙醇的生物转化中最后的关键步骤。因方面取得了一定的突破,使原料转化率超过18%,即此,酒精酵母直接关系到生物乙醇转化率和生产成本。6t秸秆可生产It乙醇,1条年产3001乙醇的中试生产作为生命体,不同来源、不同种类的酒精酵母存在各种线已建成投产。此外,还成功开发了新型酒精发酵设各样的差异,表现在环境适应性、生命力、生物活性和备,可明显缩短发酵周期,解决纤维乙醇发酵后酒精浓生产能力等方面。因此,专用酒精酵母的筛选,特别是度过低的难题。中石油在吉林的燃料乙醇公司正开展以适合我国旱、寒荒漠区极端生态环境的专用酒精酵母的玉米秸秆为原料工业化示范项目研究论证;安徽丰原集筛选及其分子改良对生物乙醇产业具有极为重要的作团与国内有关大专院校在原料预处理和纤维素酶的培育用。应开展高抗、广谱、高效专用酒精酵母的筛选,等方面也取得初步成果。中国科学院过程工程研究所酒精酵母的离子束生物技术改良及其分子机理研究以及已在山东泽生生物科技有限公司建立了年产3000t秸秆糖基原料乙醇转化专用酒精酵母复合菌剂产业化关键技酶解发酵燃料乙醇产业化示范工程。术的研究。3我国生物燃料乙醇发展存在的问题4.4注重生物质高效转化微生物筛选及其构建技术研究木质纤维素通过微生物产生的纤维素酶降解为可发3.1对生物燃料乙醇的认识不够酵糖,可替代现有的粮食淀粉原料生产乙醇、乳酸、氨由于宣传力度不够等原因,造成人们对生物燃料乙基酸和抗生素等产品。而纤维素生物降解为葡萄糖技术醇的利用及其具有环保、高能和使用方便等特性的认识是国际公认的难题,也是最有前途的技术之一。其技术不足,导致生物燃料乙醇的利用不能得到社会各界的广关键是高效降解木质纤维素的微生物菌种的筛选与基因泛支持,不能积极参与到生物质能源产业链条中去,生工程菌的构建"。因此,应开展高活性纤维素酶生产物燃料乙醇产业化得不到大力发展菌种的筛选及复合微生物协同产酶技术、高活力纤维素3.2技术研究薄弱,产品技术含量低,资金短缺酶解基因工程菌(或菌群)的构建、木质素降解真菌技术难度大、开发利用成本较高等问题制约了生物与真菌菌群的筛选与构建、纤维素酶解反应器与可发酵燃料乙醇产业的发展。因此,加强生物燃料乙醇利用技糖在线分离与脱毒技术的研究。术的研究,开发新产品,努力降低成本,是推动生物质4.5注重木质纤维素生物转化工艺关键技术研究能产业快速发展的重要途径。木质纤维素是作物秸秆和农林剩余物的主要成分。33生物燃料乙醇的体系不完善利用生物转化技术可将木质纤维素转化为戊糖或己糖,生物燃料乙醇的资源评价、技术标准、产品检测和并作为生物乙醇的材料,大幅提高生物乙醇转化率,降认证等体系不完善,没有明确的技术标准和严格的技术低生产成本。应开展以提高模式产物(乙醇和乳酸)监督,缺乏统一的规划,没有形成支撑生物燃料乙醇产收率和产品耐受性菌种的改造技术研究,以优化模式产业发展的技术服务体系。物(乙醇和乳酸)代谢途径,提高糖利用率的代谢工3.4生物燃料乙醇产业市场保障机制还不够完善程技术研究以及高效共代谢五碳糖、六碳糖产乙醇的基近年来,虽然我国逐步加大了对生物燃料乙醇发展因工程细菌构建技术和连续生物合成技术,包括自固定的支持力度,但由于没有建立起强制性的市场保障政细胞生物合成技术、固定床连续生物合成技术、膜生物策,无法形成稳定的市场需求,生物燃料乙醇发展缺少反应持续的市场拉动,导致生物燃料乙醇新技术发展缓慢。中国煤化工5CNMHG4我国生物燃料乙醇的发展对策为促进我国生物燃料乙醇技术的发展,适应世界可4.1加强政府引导再生能源发展的潮流,结合我国生物燃料乙醇资源和技在现有的技术水平和政策环境下,生物燃料乙醇技术特点、产业基础及社会和经济发展的要求,在广泛吸第4期袁博等:生物燃料乙醇产业化研究进展141取国外经验的基础上,还需提高自身的科技创新能力和planeusing an active contours model [J]. 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