第二代生物燃料或?qū)Ⅰ側(cè)搿凹铀倥艿馈?/b>

2011年4月7日，國內(nèi)成品油價格再次上調(diào)，這是今年的第二次上調(diào)。

而每當油價高企時，新能源的需求就借勢高漲。

秸稈——一種農(nóng)業(yè)廢棄物，也是第二代生物燃料的原料，在新能源的大旗下，備受人們關(guān)注。第二代生物燃料的另一個稱謂是纖維素乙醇，也被稱為非糧生物燃料。

作為農(nóng)業(yè)大國，我國擁有包括秸稈在內(nèi)的豐富的生物質(zhì)資源。眾所周知，利用秸稈發(fā)展第二代生物燃料，對于解決當前石油資源短缺、增加農(nóng)民收入以及減少環(huán)境污染等方面具有十分重要的意義。

4月8日，由中國科學院過程工程研究所研究員陳洪章主持的中科院知識創(chuàng)新工程重要方向項目“纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項目通過了驗收。

這是國內(nèi)有關(guān)第二代生物燃料的一條利好消息。當記者了解到這一消息時，另一條有關(guān)第二代生物燃料的消息同樣引起了記者的關(guān)注。

這是一條來自外電的消息。消息稱，中石化擬與中糧集團及諾維信公司（Novozymes）于2011年6月開始在中國合產(chǎn)纖維素乙醇。諾維信中國區(qū)總裁Michael Fredskov Christiansen表示，會向中糧及中石化獨家提供原料直至2013年，在于商業(yè)生產(chǎn)后，產(chǎn)能料可達到至少每年5萬噸。

這兩條消息對于纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化來說都是利好消息。那么，我國纖維素乙醇的產(chǎn)業(yè)化是不是從技術(shù)上來說，可以進入產(chǎn)業(yè)化階段了呢？

陳洪章在接受記者采訪時表示，其實，有關(guān)纖維素乙醇的研究，國內(nèi)外已經(jīng)開展很多年，但一直受制于其經(jīng)濟技術(shù)成本過高的難題。

據(jù)陳洪章介紹，秸稈在去除水分后，主要成分包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和少量灰分，比例大約為4：3：2：1。如果只考慮纖維素的利用，忽略其他成分，則沒有達到秸稈的綜合高效利用的目的。換句話說，只著眼于纖維素或單一組分的利用，則秸稈的價值就被低估了。

陳洪章帶領(lǐng)的研究團隊開展的纖維素乙醇研究，強調(diào)了生物質(zhì)高值化利用，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性技術(shù)。

這也是驗收專家組給出的評價。來自北京大學、北京化工大學、首都師范大學、天津大學、中科院蘭州化物所、中科院生態(tài)環(huán)境研究中心、中國科學院研究生院、中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院等單位專家組成的驗收專家組對該項目給予了高度評價，認為該項目以工藝工程一體化研究的總體思路為指導，通過多學科交叉和多種高新技術(shù)集成，創(chuàng)立了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的經(jīng)濟合理的秸稈發(fā)酵燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵新技術(shù)，最終實現(xiàn)了“3000噸/年秸稈酶解發(fā)酵燃料乙醇”示范生產(chǎn)線的連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，并使秸稈乙醇的綜合成本達到5200元/噸，形成了與糧食發(fā)酵燃料乙醇的經(jīng)濟競爭能力。

談及這一課題的創(chuàng)新性，陳洪章表示，主要體現(xiàn)在三個方面：第一，針對秸稈原料組織和結(jié)構(gòu)的不均一性和復雜性，提出了秸稈全生物量分層多級循環(huán)高值利用的思路，根據(jù)秸稈原料特性、轉(zhuǎn)化過程及產(chǎn)品特性的關(guān)系，構(gòu)建出利用途徑和產(chǎn)品類型多樣化的秸稈生物量全利用路線圖；第二，從底物特性出發(fā)，研究秸稈這類復雜固相底物與纖維素多酶復合體系之間的構(gòu)效關(guān)系，提高秸稈纖維素底物對酶的可及性，構(gòu)建針對秸稈底物的多酶復合體系，提高纖維素酶解效率，從而降低纖維素乙醇酶制劑的成本；第三，對纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化中的關(guān)鍵技術(shù)及其設(shè)備的放大規(guī)律進行工藝工程一體化系統(tǒng)研究，創(chuàng)建了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工程裝備。

對于同行的進展，陳洪章及其團隊也在關(guān)注。他告訴記者，他對諾維信公司與中石化、中糧集團關(guān)于纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化的合作和實施進度也有所了解。

諾維信公司是全球最大的酶制劑公司，一直致力于降低纖維素乙醇生產(chǎn)中纖維素酶的成本。

諾維信公司總裁兼首席執(zhí)行官李斯閣去年來華參加與中糧、中石化的高層碰頭會時曾指出：“幾年前酶制劑成本高得嚇人，生產(chǎn)1噸乙醇都是不可能的，現(xiàn)在來說成本已經(jīng)下降到可以接受的范圍內(nèi)，因為技術(shù)有了突破，而且它的原料非常便宜，所以在目前情況下，酶制劑已經(jīng)不是最大障礙，而工藝集成優(yōu)化是最迫切的問題?！?/p>

陳洪章說，李斯閣提到的“工藝集成優(yōu)化是最迫切的問題”，這可能是諾維信與中糧、中石化合作的難點之一。

陳洪章進一步介紹了他的團隊的技術(shù)優(yōu)勢，一是在纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵過程及其集成耦合上，提出了全生物量分層多級循環(huán)高值利用路線；二是具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)及其配套的工程裝備。具體來說，在纖維素原料預處理上，發(fā)明的低壓無污染蒸汽爆破預處理技術(shù)及其裝備，通過工程工藝一體化研究成功放大到工業(yè)裝備，并成為固體廢棄物物料的通用預處理平臺；在纖維素酶生產(chǎn)技術(shù)上，發(fā)明了節(jié)水節(jié)能的氣相雙動態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應器，實現(xiàn)了纖維素酶等的大規(guī)模純種固態(tài)發(fā)酵，已成功放大到100m3，是世界上最大的規(guī)模；建立了110m3纖維素固相酶解—乙醇發(fā)酵—吸附分離三重耦合反應器，大大降低了乙醇的蒸餾成本。這些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工程裝備大大提升了我國在纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域中的地位。

但陳洪章同時指出，纖維素乙醇的產(chǎn)業(yè)化是一個世界性難題，不是一個項目的完成就能夠解決的。國內(nèi)外許多研究機構(gòu)都在致力于纖維素生物轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)突破及其產(chǎn)業(yè)化放大規(guī)律的研究。未來，按照秸稈組分分級分離定向轉(zhuǎn)化的全生物量分層多級循環(huán)高值利用路線，纖維素乙醇的綜合成本完全有再進一步降低的可能性，但是還必須依托關(guān)鍵技術(shù)之間的耦合集成。

那么，纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化還面臨哪些方面的困難？

陳洪章認為，一是需要探討合適的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，并配套建立從原料到產(chǎn)品的各個環(huán)節(jié)的關(guān)鍵過程及其裝備；二是市場和政策的不確定性，特別是，中國目前在生物乙醇上的發(fā)展方向和目標尚不明確。

陳洪章特別強調(diào)了政策的重要性。據(jù)他介紹，當前，世界各國對纖維素乙醇的研發(fā)都非常重視，給予大量資金支持。除投入資金外，美國政府還對纖維素生物燃料提供補貼及貸款等優(yōu)惠。此前，我國政府基于“不與人爭糧”的考慮，對纖維素乙醇的發(fā)展并未給予明確的政策支持。

不過，這一狀況有望得到改變。就在4月26日，國家發(fā)改委發(fā)布了最新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄。非糧生物質(zhì)燃料生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)及應用也成為本次目錄中新增新能源板塊的鼓勵項目之一。

這為我國第二代生物燃料的發(fā)展注入了政策活力。未來，如果有更多的支持政策出臺，纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化或?qū)⒄嬲側(cè)搿凹铀倥艿馈薄?br/>

來源：科學時報 作者： 張虹 　

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