隨著石油、天然氣等化石燃料供應(yīng)日益緊張且價(jià)格昂貴，生物質(zhì)燃料以其在節(jié)能減排、綠色環(huán)保等方面的突出優(yōu)勢(shì)，成為能源界新寵。目前國(guó)內(nèi)外研究、應(yīng)用較多的幾種生物質(zhì)燃料主要有秸稈乙醇汽油、甜菜生物質(zhì)汽油、纖維素生物質(zhì)汽油、生物柴油、第二代生物柴油、微藻生物柴油等。
多年來(lái)，中國(guó)石化積極推進(jìn)綠色低碳煉油技術(shù)開(kāi)發(fā)，在生物航煤、生物柴油、乙醇汽油等生物質(zhì)燃料技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面走在國(guó)內(nèi)前列，是國(guó)內(nèi)首家擁有自主生物航煤生產(chǎn)技術(shù)且具有批量生產(chǎn)能力的企業(yè)。2月28日，中國(guó)民用航空局正式受理中國(guó)石化自主開(kāi)發(fā)的1號(hào)生物航空煤油適航審定申請(qǐng)，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首次采用自主技術(shù)和自有裝置批量生產(chǎn)的生物航空煤油產(chǎn)品將嚴(yán)格按照適航標(biāo)準(zhǔn)全面開(kāi)展適航審定。
日前，中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院院士，
石油化工科學(xué)研究院高級(jí)顧問(wèn)閔恩澤接受記者專訪，介紹世界生物質(zhì)燃料的研究和應(yīng)用情況以及我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)燃料的前景，分析中國(guó)石化發(fā)展生物質(zhì)燃料的優(yōu)勢(shì)及著力點(diǎn)。
現(xiàn)在，石油、天然氣等化石燃料供應(yīng)緊張，且價(jià)格昂貴，人們尋找可替代能源的愿望日益強(qiáng)烈。生物質(zhì)燃料以其在節(jié)能減排、綠色環(huán)保等方面的突出優(yōu)勢(shì)，成為能源界的新寵。
目前國(guó)際上廣泛生產(chǎn)、利用的生物質(zhì)燃料有哪些？它們有什么優(yōu)缺點(diǎn)？中國(guó)發(fā)展生物質(zhì)燃料的前景如何？日前，中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院兩院院士,石油化工科學(xué)研究院高級(jí)顧問(wèn)閔恩澤，接受本報(bào)記者專訪，介紹了生物質(zhì)燃料的研究和應(yīng)用情況。
閔恩澤院士介紹，目前國(guó)內(nèi)外研究、應(yīng)用較多的幾種生物質(zhì)燃料主要有秸稈乙醇汽油、甜菜生物質(zhì)汽油、纖維素生物質(zhì)汽油、生物柴油、第二代生物柴油、微藻生物柴油等。
新型汽油需要“中外合作”
含10%乙醇的秸稈乙醇汽油已在我國(guó)推廣應(yīng)用。乙醇汽油與傳統(tǒng)汽油相比有很多優(yōu)點(diǎn)。比如它的辛烷值提高了、含氧多、燃燒充分，減少汽車尾氣一氧化碳排放35%以上、碳?xì)浠衔锱欧?5%以上。生物質(zhì)生長(zhǎng)過(guò)程，還能吸收二氧化碳。目前，已建有20萬(wàn)噸/年以上、以非糧作物木薯為原料的工廠在生產(chǎn)燃料乙醇。
美國(guó)能源部投資10億美元，發(fā)展以秸稈、農(nóng)林固體廢棄物、城市生活廢棄物等多樣性纖維素為原料的秸稈乙醇工藝。他們采用基因改造的纖維素，尋找更好的酶制劑，建設(shè)高效率的生產(chǎn)廠。美國(guó)計(jì)劃，到2030年，秸稈乙醇供應(yīng)達(dá)到美國(guó)汽油總量的30%，約1.9億立方米。預(yù)計(jì)秸稈乙醇生產(chǎn)成本降至0.53美元/升，低于石油汽油。
發(fā)展秸稈乙醇前沿技術(shù)要立足已有每年萬(wàn)噸工業(yè)規(guī)模工廠的基礎(chǔ)，與國(guó)外酶制劑公司合作，先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，再把規(guī)模擴(kuò)大至10萬(wàn)噸/年以上，推廣應(yīng)用。大規(guī)模發(fā)展秸稈乙醇，原料是關(guān)鍵。要調(diào)研了解國(guó)內(nèi)的原料供應(yīng)情況，同時(shí)研發(fā)利用這些原料的生產(chǎn)技術(shù)。酶制劑是基礎(chǔ)，要組織研發(fā)具有自己特色的酶制劑。
最新一代生物質(zhì)車用汽油比乙醇汽油更有優(yōu)勢(shì)，比乙醇能量高，使用更經(jīng)濟(jì)；不需要更新銷售系統(tǒng)和
加油站；不需要調(diào)整改動(dòng)機(jī)。以甜菜為原料的生物質(zhì)汽油，生產(chǎn)工藝包括原料預(yù)處理、水相
重整、堿催化聚合、加氫脫氧。2010年國(guó)外開(kāi)始建設(shè)工業(yè)生產(chǎn)裝置。同時(shí)，國(guó)外也在大力研究以纖維素為原料的生物質(zhì)汽油。纖維素比甜菜等原料來(lái)源廣泛、價(jià)廉。甜菜為原料，已被國(guó)外專利覆蓋，采用纖維素為原料，更有可能形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。國(guó)內(nèi)對(duì)纖維素生產(chǎn)生物質(zhì)汽油的研發(fā)已經(jīng)開(kāi)展，并取得一定進(jìn)展。因此，要重點(diǎn)突破，占領(lǐng)這一高科技發(fā)展前沿制高點(diǎn)。
生物柴油大有可為
生物柴油是動(dòng)植物油脂通過(guò)與甲醇反應(yīng)生產(chǎn)的清潔柴油，不含硫和芳烴，燃燒后不產(chǎn)生顆粒物和硫化物，不污染環(huán)境，同時(shí)十六烷值高。
生物柴油是21世紀(jì)崛起的新興產(chǎn)業(yè)，全世界生物柴油產(chǎn)能已在3000萬(wàn)噸/年以上。目前，美國(guó)產(chǎn)能已發(fā)展到1093萬(wàn)噸/年、歐盟為1300萬(wàn)噸/年。國(guó)際上已經(jīng)制定完善了生物柴油標(biāo)準(zhǔn)。這樣就保證了產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能始終如一，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商也可以此為設(shè)計(jì)依據(jù)，增強(qiáng)用戶的信心。
我國(guó)生物柴油總產(chǎn)能約150萬(wàn)噸/年，近幾年產(chǎn)量30萬(wàn)~50萬(wàn)噸/年，大多以廢棄油脂為原料。中國(guó)海油建設(shè)在海南東方的6萬(wàn)噸/年生物柴油裝置，采用中國(guó)石化的SRCA工藝，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，調(diào)成B5在海南的加油站銷售。
中國(guó)石化發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)有基礎(chǔ)。中國(guó)石化擁有完整的從小型到2000噸/年生物柴油中型試驗(yàn)裝置；擁有生物柴油質(zhì)量分析、模擬評(píng)定、臺(tái)架試驗(yàn)裝置以及行車試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)；擁有世界一流的、處理廢棄油脂原料的生物柴油成套技術(shù)，還擁有處理木本植物油和微藻油原料的堿催化蒸餾工藝。此外，中國(guó)石化向科技部申請(qǐng)了“
十二五”國(guó)家生物柴油重大支撐項(xiàng)目，中國(guó)石化咨詢公司受國(guó)家能源局委托，正編制我國(guó)生物柴油行業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)，這些都對(duì)中國(guó)石化發(fā)展生物柴油提供了有力的支持。閔院士建議中國(guó)石化引領(lǐng)國(guó)內(nèi)企業(yè)通力合作，形成新興產(chǎn)業(yè)。
發(fā)展生物柴油，原料是關(guān)鍵。我國(guó)榨油廠酸化油類廢棄油脂總量較大。這類油脂的優(yōu)點(diǎn)是全年不分季節(jié)供應(yīng)、價(jià)格便宜。另一來(lái)源是從馬來(lái)西亞和印尼進(jìn)口棕櫚油廠的酸化油，其優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量穩(wěn)定，加工生產(chǎn)生物柴油，享受國(guó)家相關(guān)優(yōu)惠政策后能贏利。動(dòng)物油脂的來(lái)源豐富，包括屠宰廢料、制革廠的豬皮油等，一般價(jià)廉。這是目前尚未利用的新原料來(lái)源。
在木本植物油方面，利用我國(guó)山地資源豐富的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)麻風(fēng)樹、黃連木等木本植物油，具有優(yōu)勢(shì)和特色。近期應(yīng)調(diào)研了解現(xiàn)狀，研討如何加速發(fā)展，何時(shí)能提供大量原料。
微藻也能“點(diǎn)綠成金”
微藻是地球上最簡(jiǎn)單的一種生物，卻可能成為世界上最復(fù)雜問(wèn)題的解決方案。所以，世界各國(guó)政府均在大力支持研發(fā)，企業(yè)也在大力研發(fā)。如美國(guó)就制定了微藻生物柴油路線圖，
埃克森美孚2009年投資6億美元開(kāi)展微藻生物柴油的研發(fā)。微藻生物柴油可以減排二氧化碳，減少溫室效應(yīng)；生產(chǎn)生物柴油，減少對(duì)石油的依賴；處理廢氣廢水，保護(hù)環(huán)境。微藻生物柴油技術(shù)被譽(yù)為“一石三鳥”的技術(shù)。
微藻是光合效率最高的原始植物，比農(nóng)作物的單位面積產(chǎn)率高出數(shù)十倍，是自然界中生長(zhǎng)最快的植物。微藻可以生長(zhǎng)在高鹽、高堿的水體中，可利用灘涂、鹽堿地、沙漠進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)。利用海水、鹽堿水、工業(yè)廢水等非農(nóng)用水進(jìn)行培養(yǎng)，可以不與農(nóng)作物爭(zhēng)地、爭(zhēng)水。微藻干細(xì)胞的含油量可高達(dá)70%，是最有前景的產(chǎn)油生物；微藻培養(yǎng)利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳，可減少溫室氣體的排放，還可吸收工業(yè)廢氣中的氮氧化物，減少對(duì)環(huán)境的污染；生產(chǎn)微藻生物柴油的同時(shí)，還能生產(chǎn)藻餅，再加工成蛋白質(zhì)、多糖、脂肪酸等高價(jià)值產(chǎn)品，降低微藻生物柴油的成本。
但是，要大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)微藻生物柴油，還有漫長(zhǎng)、艱險(xiǎn)的道路要走。微藻生物柴油的生產(chǎn)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及多學(xué)科、多專業(yè)的集成，投資巨大，目前生產(chǎn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石油柴油；大型化(幾萬(wàn)噸/年)生產(chǎn)，尚未實(shí)現(xiàn)，大型成套技術(shù)缺乏；多個(gè)環(huán)節(jié)需要改善降低投資和生產(chǎn)成本；發(fā)展微藻生物柴油的同時(shí)需要二氧化碳、陽(yáng)光、土地3種資源。
要在微藻收集、濃縮、破壁、提油等方面取得重大突破，簡(jiǎn)化流程、降低設(shè)備投資和生產(chǎn)成本。在微藻的培育方面，要利用基因工程來(lái)加以改造，在含油量和生成速度上要有重大突破，這是微藻生物柴油發(fā)展的基礎(chǔ)。目前世界均在大力研發(fā)，這一期望有可能實(shí)現(xiàn)。
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