生物质能源基础及技术发展

   a. 现有的燃料乙醇生产技术
    现有的燃料乙醇主要以粮食基淀粉为原料，如2004 年美国用玉米生产 1000 万吨乙醇，
欧洲用小麦生产 160 万吨乙醇；仅巴西以甘蔗为原料，年生产乙醇约 1200 万吨。我国
2005 年燃料乙醇产量 102 万吨，主要以玉米为原料。乙醇的生产基本上都是通过微生物对
葡萄糖的发酵得到乙醇。乙醇的生产原料多种多样，主要是玉米、小麦等淀粉质原料，还
有诸如甘蔗、糖蜜、甜菜等糖质原料，亦有木质纤维素类植物生物质原料等。无论采用何种

 

原料，其乙醇生产工艺大同小异。在乙醇生产中，为了加速蒸煮、糖化、发酵的反应速度，
需要对固体原料粉碎，通常分为干法和湿法两种。在以玉米为原料的湿法生产工艺中，玉
米油、蛋白饲料和玉米谷盶粉这些副产品的收入占玉米自身费用的 60％或者更多；与此
相对照，干法生产过程中得到的副产品收入在同等条件下通常占玉米费用的 45％。美国
主要采用湿法工艺生产。但湿法工艺中存在大量的污水处理问题，我国丰原集团公司开发

“

”

了 半干法 玉米处理技术，不仅提高了玉米利用率，还显著减少了废水量，解决了湿法
处理玉米工艺中的污水处理问题。
    b. 燃料乙醇技术的开发前景
    目前乙醇的生产成本较高，如何降低乙醇成本并使之能与石油基燃料产品在价格上竞
争是世界性的难题，其中原料成本占产品总成本的 70%左右，能耗也是构成成本的重要
因素。这两个影响乙醇成本的关键因素，已成为各国研究开发的热点。一些技术即将应用
于工业化生产，包括：非粮食原料生产乙醇技术, 乙醇生产节能技术, 纤维素乙醇生产技
术等。
    纤维素乙醇的研究已有几十年历史，最早的技术是浓酸水解法。目前国际上生产纤维
素乙醇主要采用稀酸水解和酶水解技术。最理想的是一体化乙醇生产技术
CPB（Consolidate Bioprocessing），即同一微生物完成产纤维素酶、纤维素水解、乙醇发酵
过程，但乙醇产率不高，产生有机酸等副产物，尚需大量的基础研究。
 2)生物柴油
    生物柴油是燃料乙醇以外的另一种液体生物燃料，从动植物油脂生产的一种长链脂肪
酸的单烷基酯，在工业应用上主要指脂肪酸甲酯。天然油脂多由直链脂肪酸的甘油三酯组
成，与甲醇酯交换后，分子量降至与柴油的接近，从而使其具有更接近于柴油的性能，
十六烷值高，润滑性能好，是一种优质清洁柴油。同时这些长链脂肪酸单烷基酯可生物降
解，高闪点，无毒，VOC 低，具有优良的润滑性能和溶解性，所以也是制造可生物降解
高附加值精细化工产品的原料。生物柴油在欧盟已大量使用，2004 年欧盟的生物柴油产
量为 224 万吨，仅德国就已有 1800 个加油站供应生物柴油，并已颁布了德国工业标准
（EDIN51606）。美国试图通过立法，在全国的柴油中添加 2%的生物柴油。马来西亚大力
推进以棕榈油为原料生产的生物柴油，生产潜力达 2000 万吨/年；印度正积极开发麻风果
生物柴油，将在 5-10 年内达到 1000 万吨/年的生产能力，英国石油 BP 已介入印度的麻风
果生物柴油产业。
    a.  国外生物柴油生产技术
    生物柴油生产是由甘油三酸酯与甲醇通过酯交换制备生物柴油，甘油为副产品。欧洲
主要以菜子油为原料生产生物柴油，美国则以大豆油为原料生产。一般小的生物柴油厂采
用间歇酯交换反应，而大型企业都采用连续酯交换反应生产生物柴油。
    德国鲁奇（Lurgi）公司的采用的是两级连续醇解工艺油脂转化率达 96％，过量的甲醇
可以回收继续作为原料进行反应。德国斯科特公司（Sket）采用的是连续脱甘油醇解工艺
可以使醇解反应的平衡不断向右移动，从而获得极高的转化率。鲁奇的两级连续醇解工艺
和斯科特的连续脱甘油醇解工艺在欧洲和美国均有 10 万吨/年级的工业化生产装置。这两