纖維素類能源植物能否擔(dān)當(dāng)大任

新興的生物能源行業(yè)是個(gè)多技術(shù)并舉的領(lǐng)域。觀察近日啟動(dòng)的國(guó)家“863”項(xiàng)目不難發(fā)現(xiàn)，為尋找新一代的生物能源的原料，專家們正在從多途徑進(jìn)行探索。

纖維素類能源植物似乎是頗具前景的生物質(zhì)原料。近日，中國(guó)科學(xué)院廣州能源所承擔(dān)的國(guó)家“863”項(xiàng)目“纖維素類生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化利用技術(shù)”之“能源草高效制備生物天然氣關(guān)鍵技術(shù)研究”和“生物質(zhì)水相催化合成生物航空燃油”課題啟動(dòng)。

“生物燃?xì)夤こ淌菄?guó)家重點(diǎn)發(fā)展和推廣應(yīng)用的技術(shù)，生物航空燃油是目前國(guó)際國(guó)內(nèi)在高品質(zhì)先進(jìn)液體燃料領(lǐng)域發(fā)展的重要方向，符合國(guó)際上對(duì)航空碳排放減排的需求?！闭n題負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院廣州能源所可再生能源與天然氣水合物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王鐵軍對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者表示。

利用纖維素類能源植物制造生物天然氣和生物航空燃油，這一前景十分可觀。但技術(shù)能否走出實(shí)驗(yàn)室，達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)，仍需要開(kāi)展大量的工作。

原料瓶頸

從化學(xué)成分上，能源植物包括兩類。一類是富含碳水化合物的能源植物，包括含糖類、含淀粉類和含纖維類能源植物，利用這些植物做生產(chǎn)原料可得到燃料乙醇和燃?xì)?；一類是富含油脂的能源植物，如油菜、向日葵、麻風(fēng)樹(shù)、油楠等，可直接產(chǎn)生接近石油成分的燃料。

生物航空燃油之前的研發(fā)利用到了富含油脂的能源植物。

但是，科學(xué)家從玉米、大豆、甘蔗等農(nóng)作物中提取生物燃油時(shí)，得到的生物柴油和乙醇性能未能達(dá)到航空燃油所需的性能標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法用于商業(yè)飛行。

“由于原料來(lái)源有限，種植需要大量的土地，產(chǎn)率低、油脂收集提取成本高也限制了生物航空燃油的發(fā)展?！蓖蹊F軍說(shuō)，“同時(shí)，制備生物天然氣依賴大型養(yǎng)殖場(chǎng)，通過(guò)將動(dòng)植物的糞便發(fā)酵來(lái)獲得生物燃?xì)??！?/p>

王鐵軍再三強(qiáng)調(diào)，“生物天然氣要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，原料上也有局限性，因?yàn)樗ǔ：痛笮偷酿B(yǎng)殖場(chǎng)綁定在一起”。

天然的能源型植物資源

“如果種植纖維素類的能源草，應(yīng)該可以解決問(wèn)題。能源草耐得住惡劣的氣候條件，又能在邊際土壤地區(qū)種植，擺脫了對(duì)大型畜牧場(chǎng)的依賴，可以達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模?！蓖蹊F軍提出了解決辦法。

“我們承擔(dān)的兩項(xiàng)課題的共同點(diǎn)在于如何突破生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)面臨的原料瓶頸問(wèn)題，即如何利用廉價(jià)而豐富的原料來(lái)生產(chǎn)高端燃料。生物天然氣和生物航空燃油原來(lái)分別依賴動(dòng)物的養(yǎng)殖和油脂作物的種植?！蓖蹊F軍補(bǔ)充道，“這兩者都無(wú)法解決產(chǎn)業(yè)化的原料需求問(wèn)題，但纖維素能解決，收割糧食之后剩下來(lái)的材料都可以用來(lái)生產(chǎn)交通領(lǐng)域液體類的高品質(zhì)燃料?！?/p>

纖維素類能源草就是一類重要的能源植物資源。柳枝稷、荻、蘆竹是3種理想的纖維素類能源草代表，它們皆為多年生的高大草本植物，植株高大，生長(zhǎng)迅速，生物質(zhì)產(chǎn)量高，適應(yīng)性極強(qiáng)，能夠在較為貧瘠的土地上正常生長(zhǎng)，且均屬于非糧能源作物。

在我國(guó)，基于豐富的邊際土地資源開(kāi)展纖維素類能源草的規(guī)?；N植與應(yīng)用，發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)“不與民爭(zhēng)糧，不與糧爭(zhēng)地”。

同時(shí)，不僅是能源草，林業(yè)、農(nóng)業(yè)的剩余秸稈等其他纖維素類能源植物都可以成為原料來(lái)源。

產(chǎn)業(yè)化過(guò)程很漫長(zhǎng)

原料問(wèn)題看似可以解決，但兩項(xiàng)技術(shù)還面臨著其他難題。

“能源草在產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣效率方面必須取得突破和提高?！蓖蹊F軍表示，目前國(guó)際上并沒(méi)有大范圍使用生物航空燃油。我們國(guó)家也用生物燃油試飛過(guò)，但這些燃油都不是從纖維素類能源植物提煉得來(lái)的。纖維素生產(chǎn)航空燃油仍是一個(gè)前端的技術(shù)，目前在國(guó)際上處于試生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)攻關(guān)的階段，連試用都沒(méi)有。同時(shí)，整個(gè)生物質(zhì)水相催化生產(chǎn)生物航空燃油的工藝需要集成和優(yōu)化，催化劑的性能和壽命都需要提高。

技術(shù)難題尚未解決，那通過(guò)纖維素類能源植物制造生物天然氣和生物航空燃油是否就不具備產(chǎn)業(yè)化前景了呢？

北京市農(nóng)林科學(xué)院北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心一位不愿透露姓名的研究員對(duì)本報(bào)記者表示，“至少要200年才談得上產(chǎn)業(yè)化”。

實(shí)際上，上述兩項(xiàng)課題屬于國(guó)家的“863”項(xiàng)目，具備產(chǎn)業(yè)化前景是國(guó)家立項(xiàng)的根本要求。王鐵軍強(qiáng)調(diào)，要想實(shí)行產(chǎn)業(yè)化，必須具備三個(gè)條件。一是轉(zhuǎn)化效率要高；二是相關(guān)的技術(shù)要比較成熟、穩(wěn)定可靠；三是經(jīng)濟(jì)性要與目前的能源市場(chǎng)有所競(jìng)爭(zhēng)，至少要持平。

來(lái)源：科學(xué)時(shí)報(bào) 作者：李勤

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