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汽车何时喝上“秸秆油”?

来源:科技日报 作者: 2010-12-15
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摘要: 但是与废纸同样富含生物纤维素的农作物秸秆,正在成为科学家们制造生物燃料的新原料。寻找可替代石油的燃料事实上,在生物技术领域,生物燃料并不是一个新词汇。早在1860年,德国人奥托就发明了可利用乙醇做汽车燃料的奥托内燃机。与此类似,20世纪初期,德国工程师狄赛尔发明了可利用花生油做燃料的柴油内燃机。...


        2009年,我国已经跃居全球石油消耗量第二大国,按照目前的经济发展速度和对能源的消耗速度,寻找新的可替代能源已迫在眉睫。请关注——



  也许有一天你下班走到停车场,突然发现汽车没油了,你立刻回到办公室抱起一堆废纸,加入汽车油箱里,顺利地开车回家,赶上了与孩子们共进晚餐。



  这当然是一种理想境界。但是与废纸同样富含生物纤维素的农作物秸秆,正在成为科学家们制造生物燃料的新原料。



  寻找可替代石油的燃料



  事实上,在生物技术领域,生物燃料并不是一个新词汇。



  早在1860年,德国人奥托就发明了可利用乙醇做汽车燃料的奥托内燃机。与此类似,20世纪初期,德国工程师狄赛尔发明了可利用花生油做燃料的柴油内燃机。



  然而,随着20世纪30年代起对原油的大规模开发,生物燃料的使用骤然下降。上世纪末,生物燃料在石油出现相对短缺的时期才又再次“露面”。



  上世纪70年代末发生石油危机时,人们开始用玉米、大豆、甘蔗等高淀粉和高糖含量的食物生产生物乙醇。生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。



  在初中学习生物课时,我们得知,细细咀嚼米饭会觉得有甜味,那是因为在口腔分泌的唾液淀粉酶作用下,米饭中的淀粉转化成了带有甜味的麦芽糖。



  生物燃料工业,应用的正是这种原理。人们利用工业化的酶制剂,高效率地将玉米、大豆等所含的淀粉转化为糖(主要是葡萄糖)。



  而从糖到酒精(即乙醇)的过程,其应用原理则与千百年来人们的酿酒原理并无二致——通过利用酵母发酵等,将糖分解成为酒精和水。燃料乙醇工业只不过比酿酒工业多了一个蒸馏脱水的过程。



  能源紧缺的问题日益突出,随着玉米乙醇、粮食乙醇等燃料的研发成功和推广,以生物乙醇成为代表的生物燃料因其既便宜又干净,在替代石油燃料方面也比较简便易行,被认为是应对能源、环境双重危机的有效方法,颇受青睐。



  不过,这种被业界称为“第一代生物燃料”的技术自诞生以来,就因与人争粮争地而饱受争议,科研人员开始着手研究如何从废纸、秸秆等大量废弃材料上获取“第二代生物燃料”。



  秸秆变燃油成为可能



  与使用糖类和淀粉类原料生产的第一代生物燃料相比,第二代生物燃料不“与人争粮”的巨大优势吸引了越来越多的目光。通过纤维素乙醇特别是利用农作物秸秆的产业化研究已经成为全国生物技术和可再生能源研究的焦点之一。



  但有一个难题一直困扰着科研人员。



  玉米、大豆等之所以可以由食物变身为燃料乙醇,少不了一种神奇的物质——酶。酶是一种带有活性的蛋白质,可以在特定条件下起到生物催化剂的作用,高效率地催化各种生物化学反应。



  然而,与玉米、大豆等主要由淀粉组成不同,秸秆、废纸等主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成的。原来能将淀粉变乙醇的酶制剂,对纤维素“束手无策”。



  今年3月,来自丹麦的工业酶制剂提供商诺维信公司正式推出酶制剂产品诺纤力  赛力二代(Cellic  CTec2),成为全球首款可以实现纤维素乙醇商业化量产的工业酶制剂。



  诺维信全球执行副总裁托马斯·那奇告诉记者:“生产一加仑的纤维素乙醇,酶制剂的成本在50美分左右,总的生产成本在2美元左右。而且从工艺集成、优化角度以及各种技术的角度来说,我们认为还有下降生产成本的空间。”



  每加仑2美元的成本与目前国际市场的汽油价格持平——这意味着,纤维素生物质能源成为了极具竞争力的汽油替代品。



  商业化应用仍需时日



  中粮集团、中石化、诺维信公司三方计划在2011年第三季度开始建设万吨规模纤维素乙醇示范工程。这意味着,纤维素乙醇产业化将进入快车道,我国的汽车离喝上更加环保、价格更低的“生物乙醇”燃料不远了。



  “希望在未来的三到五年之内能够完成商业化示范装置的建设,并能够把最终的产品推向市场。目前做的工作还是在示范项目前期准备。”中粮科学研究院生化研发中心总经理助理林海龙介绍说。



  像所有新生的行业一样,虽然在技术上获得重大突破,但其市场如何仍需时间检验。面对过于分散的国内农业现状,纤维素乙醇示范工程也面临着很多艰难险阻。



  林海龙说:“秸秆做乙醇根据技术方案的不同,大概是在4—7吨农作物秸秆可以生产1吨乙醇。在中国,我承认它与美国的形式不太一样,农业操作的形式相对来说更分散,如果将来实现秸秆大规模利用,秸秆的收集和物流对中国来说是很严峻的问题。”



  面对种种可预见的困难,诺维信中国区总裁柯铭也坦言:“工业精炼还处于一个襁褓期,有很好的发展空间,但它有三个重要的问题需要解决。第一个是有没有现成的技术;第二就是已经有的技术是不是在经济可行性上有竞争力;第三个是从产业结构方面,因为现有的像农林、畜牧业的组织形式主要是为食品生产而进行的,它要为工业提供稳定的一年12个月的原料来源的话,就必须对它的结构进行一些调整,适合工业生产的需要。”



  而如果绝大多数的秸秆都去制造生物乙醇了,是否会造成土壤营养成分流失呢?对此,林海龙表示:“在国内、国外都做了许多研究,影响土壤营养活力的不仅仅是秸秆,也包括耕种的方式、土壤中微生物的情况,耕种田地中生物的情况和操作方式。所以国内有学者认为,如果适当的或者按一定比例的用秸秆去加工,并不会影响土地的质量。”

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