生物質(zhì)能源科技發(fā)展思路解讀

在《國(guó)家能源科技“十二五”規(guī)劃》中，提出生物質(zhì)能科技發(fā)展思路是以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)乙醇、丁醇、生物汽油等液體燃料及適應(yīng)多種非糧原料的先進(jìn)生物燃料產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)施二代燃料乙醇技術(shù)工程示范。同時(shí)，開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)廢棄物生物燃?xì)飧咝е苽浼捌渚C合利用關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生物燃?xì)庖?guī)?；痉稇?yīng)用。其核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)生物燃料技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及高值化綜合利用。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，筆者對(duì)“十二五”期間我國(guó)生物質(zhì)能源的科技發(fā)展思路作了一些思考。

突破生物液體燃料核心技術(shù)

木質(zhì)纖維素等生物質(zhì)資源主要包括農(nóng)作物秸稈、林業(yè)加工廢料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的廢棄生物質(zhì)等。開(kāi)發(fā)以木質(zhì)纖維素為原料實(shí)現(xiàn)燃料乙醇、丁醇和生物汽油等的規(guī)?；a(chǎn)，既可以緩解進(jìn)口石油的壓力，又可以促進(jìn)與之相關(guān)的一批產(chǎn)業(yè)，如設(shè)備制造、產(chǎn)品深加工等發(fā)展。

目前，我國(guó)在生物柴油、燃料乙醇、水相催化制取汽油航油、氣化合成醇醚燃料及熱解液化制取生物油等方面開(kāi)展了相關(guān)研究，取得了較好進(jìn)展。但是與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在一些關(guān)鍵技術(shù)方面仍存在差距，產(chǎn)業(yè)化過(guò)程也有較大差距。尤其在生物質(zhì)資源規(guī)?；嘤?、原料預(yù)處理、非糧原料的高效轉(zhuǎn)化技術(shù)等方面差距更大，而在生物柴油和生物質(zhì)熱解液化等技術(shù)方面與國(guó)際先進(jìn)水平有一定差距，在水相重整制取生物汽油航油和氣化合成醇醚燃料等方面取得了一定的創(chuàng)新成果，處于國(guó)際先進(jìn)水平。

因此，突破培育和轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)，尋找新的、有效的預(yù)處理手段，不僅提升技術(shù)創(chuàng)新能力，縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的技術(shù)差距，也是生物燃料戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的必經(jīng)之路。

開(kāi)發(fā)生物燃?xì)飧咧祷眉夹g(shù)

生物燃?xì)馐侵敢陨镔|(zhì)為原料通過(guò)生物發(fā)酵、化學(xué)等方法產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，可分為沼氣、生物質(zhì)氣化氣和氫氣等。與其他燃料相比，生物燃?xì)馐亲瞽h(huán)保的燃料。

目前，我國(guó)的生物燃?xì)獍l(fā)展在一些關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備方面有了突破，作為一個(gè)新型產(chǎn)業(yè)的雛形已展現(xiàn)，但也面臨很多困難。發(fā)酵原料單一和產(chǎn)品應(yīng)用的局限，限制了生物燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的規(guī)?；褪袌?chǎng)化的進(jìn)程。因此，開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)廢棄物生物燃?xì)飧咝е苽浼捌渚C合利用關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生物燃?xì)庖?guī)?；痉稇?yīng)用，將會(huì)有力地推動(dòng)我國(guó)生物燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展，緩解我國(guó)能源緊張局面。

重點(diǎn)任務(wù)分析

《國(guó)家能源科技“十二五”規(guī)劃》在生物質(zhì)能科技領(lǐng)域確定了生物質(zhì)能的高效利用重大專項(xiàng)，以研制及綜合利用液體燃料和生物質(zhì)氣體燃料為目標(biāo)，研發(fā)高效的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)，開(kāi)發(fā)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，提高生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化附加值，降低利用成本等為重點(diǎn)任務(wù)。對(duì)此，筆者分析如下。

其一是生物質(zhì)制備液體燃料技術(shù)及其綜合利用示范工程。

針對(duì)我國(guó)木質(zhì)纖維素原料預(yù)處理技術(shù)和多元化生物質(zhì)資源規(guī)?；嘤c利用等核心技術(shù)亟須突破的現(xiàn)狀，研制木質(zhì)纖維素原料的高效預(yù)處理技術(shù)和低成本降解技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，建設(shè)萬(wàn)噸級(jí)纖維素水解制備液體燃料及其醇電聯(lián)產(chǎn)綜合利用示范工程，實(shí)現(xiàn)纖維素乙醇、丁醇的清潔生產(chǎn)和能量自給。到2015年，示范工程規(guī)模將達(dá)到3萬(wàn)噸/年以上，并建立相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系。

針對(duì)我國(guó)非糧燃料乙醇生產(chǎn)過(guò)程的能效較低、涉及的關(guān)鍵技術(shù)與工藝需要進(jìn)一步提升的現(xiàn)狀，通過(guò)非糧燃料乙醇高效生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的研制，掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非糧燃料乙醇高效生產(chǎn)技術(shù)。到2015年，非糧燃料乙醇生產(chǎn)規(guī)模將達(dá)到500萬(wàn)噸/年以上，原料的乙醇轉(zhuǎn)化率將達(dá)到90%。

針對(duì)我國(guó)生物柴油生產(chǎn)原料主要為餐飲廢油或榨油腳，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，也不能保證原料的穩(wěn)定供應(yīng)，以及生產(chǎn)過(guò)程中存在液體酸堿催化工藝的環(huán)境友好性差等問(wèn)題，研制廢水高效利用能源微藻培養(yǎng)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)生物柴油清潔、高效生產(chǎn)。到2015年，建立生物柴油連續(xù)化清潔生產(chǎn)工藝，生物柴油生產(chǎn)規(guī)模將達(dá)到100萬(wàn)噸/年。

其二是生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化制備液體燃料及多聯(lián)產(chǎn)示范工程。

針對(duì)我國(guó)目前生物質(zhì)氣化熱解技術(shù)的不成熟，導(dǎo)致初級(jí)產(chǎn)物以及后續(xù)的液體燃料產(chǎn)品品質(zhì)低下等問(wèn)題，研制先進(jìn)高效凈化與組分調(diào)變一體化技術(shù)等，建設(shè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的萬(wàn)噸級(jí)生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化制備液體燃料及熱、電、化學(xué)品等多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示范工程，降低液體燃料的生產(chǎn)成本，提高生物質(zhì)資源化利用率和附加值。到2015年，開(kāi)發(fā)木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)綜合利用高效液化多元化技術(shù)集成體系，完成關(guān)鍵共性技術(shù)突破，建立萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模的技術(shù)集成綜合示范工程，形成擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套生產(chǎn)工藝及裝備，總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

其三是生物質(zhì)原料專用機(jī)械及加工轉(zhuǎn)化成套技術(shù)裝備。

針對(duì)我國(guó)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)存在設(shè)備故障率較高，維修頻繁，影響連續(xù)生產(chǎn)，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性不好，設(shè)備關(guān)鍵部件耐高溫和耐腐蝕性能不夠等問(wèn)題，研制非糧生物質(zhì)原料收集裝備等，到2015年實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)原料專用機(jī)械的規(guī)?；a(chǎn)，建設(shè)10萬(wàn)噸級(jí)燃料乙醇成套技術(shù)裝備，達(dá)到工業(yè)化利用的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

其四是農(nóng)業(yè)廢棄物制備生物燃?xì)饧捌渚C合利用示范工程。

針對(duì)我國(guó)沼氣工程基本采用濕發(fā)酵工藝和發(fā)酵原料單一等問(wèn)題，研制高濃度、混合原料的濕發(fā)酵、干發(fā)酵技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)燃?xì)獾母咝a(chǎn)與高值化利用。

針對(duì)我國(guó)沼氣工程裝備水平低下和沼氣利用途徑單一等問(wèn)題，研制農(nóng)業(yè)廢棄物高效制備甲烷化生物燃?xì)獾燃夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)沼氣資源從初級(jí)粗放型利用模式向著作為運(yùn)輸燃料、車用燃料、城鄉(xiāng)生活燃料和基本化工原料等多元化利用模式轉(zhuǎn)變。到2015年，實(shí)現(xiàn)沼氣的高效生產(chǎn)與高值化利用，建成沼氣發(fā)電設(shè)施100萬(wàn)千瓦，沼氣純化壓縮高質(zhì)化利用量規(guī)模達(dá)到1000萬(wàn)立方米/年。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 作者：馬隆龍 　

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