纖維素乙醇：和石油一較高下

木質(zhì)纖維素是這個星球上最豐富的可再生資源，因為它是植物最重要的組成部分，據(jù)估計，木質(zhì)纖維素原料占世界生物質(zhì)量的50%。在大多數(shù)情況下，它們被簡單地燒毀或丟棄。

但實際上，它是生物燃料的極佳原料，可以轉化為纖維素乙醇。玉米乙醇之所以被人詬病,除了“與人爭糧”、“與農(nóng)爭地”外，還有能量效率低的頑疾—消耗1個能量單位的化石能源，只能產(chǎn)出1.36個能量單位的玉米乙醇。

對纖維素乙醇而言，這些都不是問題，它的能效比相當讓人滿意，投入1個能量單位的化石能源，能得到10個能量單位的纖維素乙醇。

它甚至不用消耗太多的土地和人力，那些現(xiàn)有的被廢棄的纖維素資源—農(nóng)作物秸稈、甘蔗渣、木屑、廢紙、廢林木等工農(nóng)業(yè)及城市生活廢棄物中都含有豐富的纖維素，都是生產(chǎn)纖維素乙醇廉價而豐富的原料。

每年纖維素類生物質(zhì)如果能全部轉化為生物能源，相當于340-1600億桶原油，而目前全球每年消耗的石油是30億桶。

單農(nóng)作物秸稈一項，中國年產(chǎn)6.5億噸，理論上纖維素乙醇的年生產(chǎn)能力高達1.4億噸，可以滿足2009年全部運輸燃料需求。

和玉米、大豆相比，纖維素類的能源作物對土地條件要求不高，可以栽種在那些貧瘠的土地上。

谷物乙醇生產(chǎn)商POET公司的數(shù)據(jù)顯示，纖維素乙醇與汽油相比，可減少溫室氣體排放111%，美國環(huán)保局的這一數(shù)據(jù)是130%，基本相當。

因此，中國科學院、中國工程院院士石元春將它稱之為“明日之星”。美國正是看到了它的光明前景，在過去兩年內(nèi)砸下數(shù)十億美元進行纖維素乙醇的商業(yè)化應用進行研發(fā)。

實際上，纖維素乙醇技術早在19世紀就已經(jīng)提出，主要包括纖維素原料的預處理、纖維素的糖化和糖化產(chǎn)物的發(fā)酵三個步驟。雖然纖維素乙醇的原料成本很低，但由于加工過程復雜，設備投資大，其低原料成本被高昂的生產(chǎn)成本、勞動力成本、水電成本和設備投資折舊等所抵消。

纖維素本質(zhì)上是一種多糖，它是由上千個葡萄糖分子緊密咬合，用氫鍵連接起來的長鏈分子。這種分子結構對水解非?？咕埽鼘⑻欠肿臃獯媪似饋?，任誰也休想動它一分一毫。

最早，用硫酸水解纖維素，設備和生產(chǎn)成本都很高，而且環(huán)境污染也很嚴重。當今纖維素乙醇的主導技術是，用生物酶代替硫酸水解纖維素，同時進行糖化和發(fā)酵。

雖然酶的成本已經(jīng)降低為原來的1/30，但繼續(xù)降低成本似乎遇到了瓶頸，每升纖維素乙醇的成本在0.7—1美元間徘徊，比石油的成本高出50%。

受困于成本，纖維素乙醇還沒能商業(yè)化。雖然已經(jīng)有萬噸級別的生產(chǎn)裝置，但要和石油一較高下，還有待最后的突破。

海藻產(chǎn)油：成本是最大問題

任何生物能源，想要代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源，都要邁過兩道關口—產(chǎn)量和成本。因此，廉價而易得的生物質(zhì)原料很重要。

被認為是明日之星的纖維素乙醇正是因其廉價而易得的原材料才備受矚目，而可以和纖維素媲美的是—藻類生物能源。

作為地球上長得最快的生物質(zhì)之一，在適宜的條件下，藻類的生長速度幾乎可以用小時來計算。和其他植物的季節(jié)性產(chǎn)出不同，藻類四季都可以持續(xù)收割。

就連產(chǎn)油量都是其他油料作物難以望其項背的—藻類含油量在10%-60%左右，產(chǎn)油量是大豆的100倍。

當然，它也不需要土地，生長中幾乎不需要特別養(yǎng)分，只需要陽光、二氧化碳和水，無論在海水、淡水，甚至是廢水中都能生存。中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員呂雪峰說，一些工業(yè)廢水中的氮、磷元素甚至能促進藻類的生長。

海藻生長循環(huán)需要二氧化碳，實際上是一種固碳機制。如果從海藻中生產(chǎn)美國所有需用的柴油，則海藻生長可望吸收美國電廠排放二氧化碳總量的56%。

理論上，生物質(zhì)吸收的空氣中的二氧化碳，生物能源經(jīng)過燃燒后回到大氣中，是完美的零排放方案。但實際情況要復雜得多，從海藻的種植、收獲到提煉，都要消耗能量和排放碳。

加之現(xiàn)有的技術手段，多數(shù)使用淡水培養(yǎng)海藻，水體資源的浪費也被環(huán)保組織所批判。

但無論如何，看起來如此誘人的前景，讓各國都不敢忽視藻類生物能源的開發(fā)，目前中國多家研究機構正在從事藻類生物燃料的開發(fā)。

但考慮到經(jīng)濟成本，藻類柴油要走出實驗室，比纖維素乙醇還要漫長許多。纖維素乙醇的成本比原油高50%左右，而藻類柴油的情況更復雜一點。

如果在開放的池塘中進行養(yǎng)殖，加上國家的補貼，成本尚能與石油抗衡，但它占地面積大、浪費水資源，也難以就水體和溫度進行調(diào)節(jié)，生產(chǎn)起來極其不穩(wěn)定，發(fā)展受到很大限制。

如果用固化反應器，在封閉的容器中利用工廠排出的廢氣和廢水進行養(yǎng)殖，不但條件穩(wěn)定，成品質(zhì)量高，而且對環(huán)境非常友好；但問題是，它的成本居然接近原油的10倍。

因此，藻類生物燃料雖然看起來非常誘人，但最終進入商業(yè)化生產(chǎn)，替代部分石油燃料，還需要漫長的過程。在國內(nèi)研究藻類的生物學家看來，打通技術路線并不難，但由于生產(chǎn)成本太高，目前還缺乏商業(yè)化生產(chǎn)的條件。

來源： 南都周刊 　

　　版權及免責聲明：凡本網(wǎng)所屬版權作品，轉載時須獲得授權并注明來源“中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟信息網(wǎng)”，違者本網(wǎng)將保留追究其相關法律責任的權力。凡轉載文章，不代表本網(wǎng)觀點和立場。版權事宜請聯(lián)系：010-65363056。

延伸閱讀