燃料乙醇的概述

制造燃料乙醇的原料分为三种：

1、玉米、小麦等粮食作物；

2、红薯、木薯、甜高粱等非粮作物；

3、农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的废弃物。

燃料乙醇的主要原料有雅津甜高粱、玉米、木薯、海藻、雅津糖芋、苦配巴树等。

扩展资料：

燃料乙醇拥有清洁、可再生等特点，可以降低汽车尾气中一氧化碳和碳氢化合物的排放。未来我国燃料乙醇行业的重点是降低生产成本、减少政府补贴。

为此制定生物燃料乙醇生产过程的消耗控制规范，及产品质量技术标准，统一燃料乙醇生产消耗定额标准，包括物耗、水耗、能耗等，是降本增效的有力手段。

参考资料来源：

百度百科-燃料乙醇

目前，生物燃料主要被用于替代化石燃油作为运输燃料，如替代汽油的燃料乙醇和替代石油基柴油的生物柴油。在化石燃料储量逐步下降、环境保护日益严峻的背景下，生物燃料受到各国政府的高度重视。欧盟委员会积极推进生物燃料发展，制定了2015年生物燃料占运输燃料消费总量8%的目标。美国通过法律手段强制在运输燃料中添加生物燃料，具体比例是柴油中添加2%的生物柴油，汽油中添加5%的燃料乙醇。据调查数据统计，2011年8月16日，美国白宫宣布推出一项总额为5.1亿美元的计划，由农业部、能源部和海军共同投资推动美国生物燃料产业的发展。英国政府从2006年起要求生产运输燃油的能源企业必须有3%的原料是来自可再生资源，并且比例将逐年提高。根据国际能源机构(IEA)的数据，2010年全球生物燃料日产量为182.2万桶，2011年降至181.9万桶。 作为应对气候变化战略的一部分，西欧和北美政府强制要求，在未来15年里汽油和柴油中要添加更多的生物燃料组分。修改后的欧盟燃料质量法规定，欧盟汽油中可再生乙醇的含量将从5%倍增至10%，欧盟各国将在加油站出售这种命名为E10的汽油。

世界对生物柴油的需求量有望从2006年的690万吨增长至2010年的4480万吨。到2010年，亚洲有望超过北美、中欧和东欧，成为仅次于西欧的世界第二大生物柴油生产地区。全球生物柴油工业呈现快速增长，2000～2005年产能、产量及消费量年均增长率约为32%，而到2008年产能和需求增速更快，年均增速将分别达到115%和101%，甚至更高。2005～2010年全球生物柴油生产模式也将发生变化，2005年西欧生物柴油产量占全球总产量的75%，2010年将减少至低于40%，主要原因是以亚洲为首的其他地区产量增速加快，亚洲将可能成为第二大生物柴油生产地区，其次是北美地区。从消费情况来看，2005年德国占全球消费量的61%，其他消费国家主要包括法国、美国、意大利和巴西，其消费总和只占到全球消费量的11%。2010年，美国可能成为全球最大的生物柴油市场，占全球消费量的18%，新的大型消费市场将出现在中国和印度，其他国家的消费总和将占到全球消费量的44%。生物燃料的原料来源成为生物燃料可持续发展的重要课题。

东南亚正在崛起成为一个主要的生物柴油生产基地，到2010年更有望成为世界上领先的供应地区。东南亚各国政府和企业纷纷斥巨资发展生物柴油工业，在建的生物柴油工厂遍及各地，也因此成为未来西欧和北美地区生物柴油的主要供货地。棕桐油是东南亚最丰富的自然资源之一，将成为该地区发展生物柴油工业的主要原料。同时，该地区还计划将大量土地开发为新的油棕种植园。东南亚生物柴油工业发展最快的是马来西亚，然后是泰国和印尼，马来西亚和印尼的粗棕榈油合计产量大约占到全球产量的85%。

泰国能源部去年5月份开始实施一项到2012年使生物柴油产量达到255万吨的计划。马来西亚政府表示，2007年，该国生物柴油产量将翻一番多，达到110万吨，工厂将由3家增加至今年的22家，到2008年将达到29家，到2010年，马来西亚生物柴油产量将达到330万吨，成为仅次于美国和德国，与印度并列的世界第三大生物柴油生产国。印尼政府表示，该国生物柴油产量有望从2006年的18万吨增长至2007年的75万吨，到2008年将达到120万吨，该国的生物柴油工厂将由4家增加至今年的15家，到2008年将达到23家。到2010年，印尼和泰国的生物柴油年产量都将达到约130万吨。 目前，巴西所有车用汽油均添加20%～25%的燃料乙醇，并且已有大量使用纯燃料乙醇的汽车。除在本国大力发展生物乙醇工业之外，巴西还积极开展国际“乙醇外交”。今年3月，巴西与美国签订了在西半球鼓励生产和消费乙醇的协定。此外，还同意大利和厄瓜多尔签订了共同开发乙醇项目的合作协定。中国限制使用玉米加工生物燃料之后，引起了巴西工业界的广泛关注，巴西农业部1995年就表示关注中国推广使用乙醇汽油的行动，希望与中国在发展乙醇燃料方面进行广泛的合作。

美国从上世纪70年代开始利用其耕地多、玉米产量大的优势，发展燃料乙醇，目前以玉米为原料生产燃料乙醇的生产工艺已经基本成熟。今年年初布什表示，美国到2012年法定的可再生和替代性能源的总量目标是要达到75亿加仑，到2017年达到350亿加仑，而当前的替代能源每年产量是40亿加仑。因此美国玉米价格节节攀升。随着对燃料汽油需求的不断增加，美国的乙醇加工项目也不断上马，2004—2005被用于生产乙醇的玉米总量是13.23亿蒲式耳，2005～2006达到21.5亿蒲式耳，美国农业部预计，2007年将会有约32亿蒲式耳玉米用于加工成燃料乙醇。

一些企业正在致力于将非粮食类或废弃生物质如秸秆等转化为乙醇，以帮助解决原料供应问题。以木质纤维素为原料生产生物乙醇是技术开发的焦点。木质纤维素来源于农业废弃物(如麦草、玉米秸秆、玉米芯等)、工业废弃物(如制浆和造纸厂的纤维渣)、林业废弃物和城市废弃物(如废纸、包装纸等)。目前世界各国研究利用木质纤维素发酵生产乙醇的科研机构都围绕着这几大关键技术进行攻关，但是目前世界上还没有一家工业规模利用纤维质原料生产燃料乙醇的企业。其主要障碍是酶解成本过高、缺乏经济可行的发酵技术。因此，技术路线的优化组合问题、生产过程中成本降低的问题以及乙醇废糟的综合利用等问题，需要解决。

养殖藻类是另一个潜在的生物燃料原料。一些企业正在开发从藻类中产业化生产合成气和氢气的体系。绿色燃料技术公司与亚利桑那公共服务公司合作，利用以天然气为原料的发电厂排出的二氧化碳养殖可以转化为生物柴油或生物乙醇的藻类。绿色燃料技术公司的技术去年在亚利桑那州的一个发电厂进行了中试并获得了巨大成功。公司计划将该项目范围扩大，并于2008年在亚利桑那州开始商业化生产，然后扩展至澳大利亚和南非。 我国玉米资源比较丰富，2006年产量1.44亿吨，居世界第二位，玉米秸秆年产量达6亿多吨。在全球高度关注能源危机，关注可再生资源开发利用的大背景下，以玉米为原料生产的燃料乙醇、玉米乙烯及其衍生物、可降解高分子材料等，成为企业竞相开发和投资的热点。2006年，我国可再生能源年利用量已达到1.8亿吨标准煤，约为一次能源消费总量的7.5%。掺入10%燃料乙醇的乙醇汽油成为中国能源替代战略的着力点之一。

2001年国内酒精原料中玉米占原料总量的比重为59%，到2006年，这一比重已经上升到79%。目前有关部门正着手研究、开发汽车用甘蔗燃料乙醇。目前我国甘蔗年产量在8500万吨左右，仅产食用酒精50多万吨。若技术攻关成功，成本控制得当，用甘蔗生产燃料乙醇，将会有很好的发展前景。但问题在于，我国甘蔗种植面积十分有限，主要集中在广西、云南等少数几个省份，而且随着国内食糖消费量大幅增加，价格也将一路上扬，生产成本将可能大大高于玉米制造燃料乙醇。国家发改委相关人士也表示，继续推广乙醇汽油是大势所趋，非粮生物能源如红薯、木薯、甜高粱、纤维质乙醇是今后发展的重点，将加大这方面的科研投入力度。而另一方面，相关部委紧急叫停玉米加工乙醇后，政府仍会继续“适度”发展燃料乙醇行业，坚持能源与粮食双赢，在确保粮食安全的前提下，国家会采取一些财税扶持政策，支持燃料乙醇的生产和使用。

(一)我国大型集团公司积极进行生物燃料的研究开发及生产

2006年11月，中国石油集团与四川省签订合作开发生物质能源框架协议，双方将以甘薯和麻疯树为原料发展生物质能源，“十一五”期间将建成60万吨/年燃料乙醇、10万吨/年生物柴油项目。2006年12月，中石油又与云南省签署框架协议，在以非粮能源作物为原料制取燃料乙醇、以膏桐等木本油料植物为原料制取生物柴油等方面进行合作。2007年初，中石油与国家林业局就发展林业生物质能源签署合作框架协议，并正式启动云南、四川第一批能源林基地建设。作为我国石油能源行业的巨头，中石油在生物质能源的频频出手令人瞩目，充分显示了生物质能源对中石油集团发展的战略重要性。中石油总经理蒋洁敏表示，“十一五”末，中石油非粮乙醇年生产能力将超过200万吨/年，达到全国产量的40%以上，同时形成林业生物柴油每年20万吨/年的商业化规模，并建设生物质能源原料基地40万公顷以上。

无独有偶，中粮集团近年也将生物质能源发展提到了战略重地的高度，一时间与中石油并驾齐驱，成鏖战之势。2007年4月6日，紧随中石油之后，中粮集团与国家林业局签署《关于合作发展林业生物质能源框架协议》，双方将重点建设一批能源林基地，开发利用林业生物柴油、燃料乙醇和木本食用油三大产品。

中粮集团在燃料乙醇、生物柴油等方面频频重拳出击，进行企业并购。目前，国家发改委先后批准建设的4套燃料乙醇生产装置。2006年国家审批第5个燃料乙醇生产装置，也是唯一的一个非粮作物燃料乙醇装置——广西15万吨/年木薯乙醇项目正在建设中。

2006年7月，中石化在攀枝花建设了一座10万吨/年的生物柴油装置，配套的能源林基地为40万～50万亩。同月，中石化总投资约1800万元、规模为2000吨/年生物柴油的试验装置在河北建成。2007年4月13日，中石化与中粮集团签订《关于发展中国生物质能源及生物化工的战略合作协议书》，共同发展生物质能源及生物化工，双方将在未来5年内合作建设100万～120万吨/年燃料乙醇的生产装置。

尤其值得注意的是，在政府的帮助下，一些中国公司在海外开办生物燃料加工厂。例如，一家中国企业在尼日利亚投资9000万美元开生物乙醇加工厂，以木薯作原料，年产15万吨，北京出资85%，15%由尼日利亚政府负担。2007年4月12日，国家科技部与意大利环境国土与海洋部签署协议：武汉的生物柴油公司与意大利有关单位合作，在武汉兴建一条将餐馆产生的潲水油、地沟油等废弃油脂，加工成为生物柴油的生产线。这条生产线建成投产后每年可生产3万吨生物柴油，生产成本在5000元/吨左右，与石油柴油相当，发展前景看好。该项目在武汉实施成功后还将向我国的其他大中城市推广。

(二)国家鼓励以非粮食作物进行生物燃料的研发及生产，企业积极响应

国家发改委2006年12月18日下发的《关于加强玉米加工项目建设管理的紧急通知》明确提出，我国将坚持非粮为主积极稳妥推动生物燃料乙醇产业发展，并立即暂停核准和备案玉米加工项目，对在建和拟建项目进行全面清理。通知要求，“十五”期间建设的4家以消化陈化粮为主的燃料乙醇生产企业，未经国家核准不得增加产能。

相关部委鉴于目前危及粮食安全的严峻形势对国内一些地方盲目发展玉米加工乙醇能力的态势实施紧急刹车，令生产企业猝不及防。粮食问题直接关系到整个社会与国家经济的稳定，这也许是国家部委对发展玉米加工乙醇能力紧急刹车的最根本原因。去年玉米和大豆的国际期货价格大幅飙升，受此影响，国内市场的玉米价格也一路走高，国内四大定点乙醇生产厂全部亏损，为了不进一步刺激玉米需求，国家发改委此前已经叫停了一些中小乙醇生产项目。

国家现在和将来都不会鼓励用玉米大规模发展燃料乙醇和工业酒精，但我国有6亿多吨的农作物秸秆，应该展开规模化利用，还有北方的甜高粱及南方的木薯等非粮作物都在国家鼓励利用之列。寻找玉米替代资源，企业已经开始行动。

中粮集团正努力发展木薯、甜高粱和纤维素乙醇，中粮集团的广西15万吨/年木薯乙醇项目正在建设中，计划在今年投产；甜高粱乙醇正在中试阶段，分别在广西桂林和内蒙古五原建设了液态发酵和固态发酵中试装置；在黑龙江肇东建立了500吨/年的纤维素乙醇中试装置，目前正改造生产装置，优化工艺流程，为万吨级工业示范装置的建设奠定基础。到2010年，中粮集团将年产燃料乙醇310万吨，其中玉米乙醇占42%、木薯乙醇占26%、红薯及甜高粱等为原料的乙醇占32%。 诚然，我国有丰富的非粮生物质资源有待开发利用，除了有农作物秸秆、甜高粱、木薯、红薯处，还有甘蔗、甜菜、芒草、柳枝稷等。但这些作物普遍存在收集、贮运的难题，生产中又有技术、工艺、设备不成熟等诸多问题，另外农业生产的季节性和工业化生产连续性的矛盾也是制约非粮食乙醇发展的主要因素。

(一)乙醇燃料的推广促使粮食价格上涨

让人担忧的迹象频频出现。世界一些积极推广乙醇燃料的国家粮食已在上涨，比如美国、巴西、墨西哥和中国等国家。以美国为例，用玉米生产乙醇对粮价上涨起到了促进作用。2006年8月，购买1蒲式耳(等于35.238升)玉米要付2.09美元，但2006年9月、10月、11月和12月，这个价格分别上涨到2.2美元、2.54美元、2.87美元和3美元。2006年美国乙醇燃料工业消耗了美国20%左右的玉米，今年预计增加至25%以上。

在中国，掺入10%乙醇的乙醇汽油成为中国能源替代战略的重要目标，但是粮食和粮食产品与乙醇燃料的争夺也日趋白热化。专业研究机构预测，“十一五”期间，中国玉米缺口在350万吨左右，将由玉米的净出口国转变为净进口国，而加工企业抢购粮源必然会使玉米价格扶摇直上。此外，与其他国家不同的是，中国的玉米都是非转基因，非常适合人畜食用，用来生产乙醇燃料显然大材小用。

(二)反对声音渐起，有研究认为乙醇燃料加剧了环境污染

世界范围内已经有多项研究表明，被标榜为绿色的乙醇燃料并非如人所愿可以保环境，而是更加剧了环境污染。美国斯坦福大学大气科学家马克·雅各布森等人的研究结果表示，乙醇燃料对人和生物健康损害比人们以前想象的还要大，以乙醇为燃料的车辆可能导致更多人罹患或死于呼吸系统疾病。如果用以乙醇为燃料的车辆替代所有的轿车和卡车，美国死于空气污染的人数将增加4%。证明乙醇燃料不“绿”反“黑”的研究结果并非孤例。美国华盛顿州立大学的生物学家伯顿·沃恩的研究小组通过实际调查发现，生产乙醇的过程中造成了另一种环境污染，减少生物多样性和增加土壤的侵蚀。另外，即使用非粮食作物甘蔗来生产乙醇，也要消耗很多的水，每处理1吨甘蔗需要用水3900升(3.9吨水)，对环境又增加了负担。

(三)生物乙醇产出效率较低

目前世界上普遍用玉米生产生物乙醇，但是产出效率比较低。即使技术最先进的工厂用100kg玉米也只能生产出约45L乙醇，而且在生产乙醇和栽培玉米等原料作物过程中消耗的能量相当于所产乙醇产生能量的80%，同时也会排放二氧化碳。科学家经过系统测算之后，对生物燃料的经济性产生了疑问。

生物燃料在生产过程中所消耗的能源比它们所能够产生的能源要多，并且生产成本高于它们所替代的石油燃料。能源成本首先包括种植作物所需的化肥，也包括进行转化所需的水、蒸汽及电力。经济成本包括人工、除草剂、灌溉与机械以及化肥。与汽油相比能量密度较低的乙醇还增加了运输成本，并降低了发动机效率。玉米、柳枝稷、木质纤维素、大豆及葵花油等多种生物燃料原料植物的能源与经济性逆差是相似的。所有植物生长都需要二氧化碳，当这些植物作为燃料或者转化为其他用于燃烧用途的燃料时会被再次释放出来。从这个意义上说，生物质对碳吸收与排放的影响是中性的。不过，这没有将耕种、施肥、施杀虫剂、运输、干燥以及转化为可用燃料的过程中的能源消耗考虑进去。其中，化肥是消耗能源的主要方面，工业固氮生产氨的Haber-Bosch工艺需要消耗大量能源，大约每吨氨需要3100万英热单位的能源，如果原料不是天然气，而是煤，或者采用需部分氧化的其他工艺，则每吨氨需要4100万英热单位的能源。磷肥与钾肥生产过程中所消耗的能源要低许多(主要是在机械开采、粉碎、干燥等环节)。化肥在生物乙醇、生物柴油生产过程所消耗的能源中分别占45%、24%。在生物柴油的生产过程中，需要与甲醇进行酯交换反应，而这也要占到所消耗能源的35%。 我国正在拟订生物能源替代石油的中长期发展目标，到2020年，生物燃料生产规模达到2000万吨，其中生物乙醇1500万吨、生物柴油500万吨。如果进展顺利，到2020年，达到3000万吨以上。2006年我国进口石油1.4亿吨，预计2010年进口2亿吨，2020年进口3亿吨。这就能够在2020年以前把我国石油的对外依存度控制在50%以下，提高我国能源安全。中国的生物燃料很丰富，秸秆和林业采伐加工剩余物有10亿吨，合5亿吨标准煤，还有900万公顷木本油料林和薪碳林，30多种油料树种。

“十一五”我国将投入1010亿美元，到2020年实现生物能源占交通能源需要的15%，即1200万吨。我国还计划到2010年种植1300万公顷麻疯树，从中提取600万吨生物柴油。柴油机燃料调合用生物柴油(BDl00)生产标准近日正式颁布，于2007年5月1日实施。这必将大大促进我国生物燃料产业的发展。

但是为避免对粮食生产威胁，我国发展燃料乙醇也正在从粮食为主的原料路线向非粮转变，当然，作为调节粮食供需余缺的手段，玉米燃料乙醇仍将保持适度的规模。从大方向来看，不能再用粮食做燃料乙醇。用非粮物质替代石油将是长远的方向。我国农村劳动力丰富，在田头地角都可以种植纤维素原料植物，更有条件发展。

当2008年国际油价重挫曾一度冲破40美元之时，作为替代能源之一的燃料乙醇的发展前景也令人担心。但燃料乙醇拥有清洁、可再生等特点，可以降低汽车尾气中一氧化碳和碳氢化合物的排放。未来我国燃料乙醇行业的重点是降低生产成本、减少政府补贴，为此，制定生物燃料乙醇生产过程的消耗控制规范，及产品质量技术标准，统一燃料乙醇生产消耗定额标准，包括物耗、水耗、能耗等，是降本增效的有力手段。而未来我国燃料乙醇行业发展的方向是如何实现非粮乙醇的规模化。因此，决定未来燃料乙醇发展前景的关键是成本和技术。

未来，中国政府还将继续适度发展燃料乙醇行业。“十一五”期间，中国燃料乙醇的潜在市场规模将急剧扩大。以中国四家燃料乙醇生产企业的产能来看，远远不能满足未来国内对燃料乙醇的需求，燃料乙醇装置产能扩张不可避免。因此计划到“十一五”末，国内乙醇汽油消费量占全国汽油消费量的比例将上升到50%以上，这意味着届时中国燃料乙醇的产能和产量将会有一个质的飞跃。 中国在生物燃料方面的政策扶持相对较晚，近年随着政府的重视，生物燃料技术迅速提高，市场竞争日趋激烈。截至2010年底，我国生物质固体成型燃料年利用量为50万吨左右，非粮原料燃料乙醇年利用量增加20万吨，生物柴油年产量为50万吨左右。根据《可再生能源中长期发展规划》和《可再生能源发展“十一五”规划》，国家确定的“十一五”生物质能的发展目标为：到2010年，生物质固体成型燃料年利用量达到100万吨，增加非粮原料燃料乙醇年利用量200万吨，生物柴油年利用量达到20万吨。可见我国生物燃料的发展规模距离之前的规划相去甚远，生物质固体成型燃料只完成了1/2，非粮燃料乙醇则仅完成了既定目标的10%左右。总的来说，我国“十一五”期间生物质能源的利用出现“虎头蛇尾”的情况，究其原因主要是国家产业扶持政策没有跟上。截至2012年4月中旬，《可再生能源发展“十二五”规划》已上报国务院，但仍未正式发布。《规划》已初定我国2015年生物燃料乙醇年利用量达到500万吨，与“十一五”的规划目标相比翻了一倍多生物柴油年利用量为100万吨。

为了“十二五”期间不重蹈覆辙，我国有关部门正在积极制定应对措施。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，我国生物柴油年利用量达到200万吨，生物燃料乙醇年利用量达1000万吨。而由于化石能源的有限性，开发新型能源已上升为各国的能源战略。目前全球原油可采年限约为46年，而我国石油可采年限仅为15.62年。发展替代能源是解决我国能源供应紧张问题的有效途径。虽然由于原料短缺及价格高涨等原因，目前我国生物柴油的产能利用率较低，有些企业处于部分停产甚至完全停产状态，但随着国家产业扶持政策的出台，“十一五”期间生物燃料“先热后冷”的局面将不再出现，生物柴油行业必将得到长远的发展。

燃料乙醇，又叫生物乙醇，是指通过生物处理过程得到的乙醇。如今乙醇已有95%是生物乙醇，只有5%是由原油、天然气或煤炭生产的。目前，乙醇生产主要以淀粉类（粮食作物为主，如玉米、木薯等）和糖类（如甘蔗、甜菜等）作为发酵原料，采用微生物法发酵生产乙醇技术已成熟，但是高昂的原料成本使粮食发酵生产乙醇的工业应用受到限制，同时存在与人争粮或与粮争地等弊端，因此寻找新的原料势在必行。

纤维素（cellulose）是地球上最丰富的可再生资源，据测算年总产量高达1500×108t，其中蕴储着巨大的生物质能。我国每年作物秸秆（如稻草、麦秆等）的产量可达7×108t左右（相当于5×108t标煤）。纤维素是一种多糖物质，每个纤维素大分子是由n个葡萄糖残基（葡萄糖酐），彼此以1-4甙键（氧桥）联结而形成的。如图16.1所示。

图16.1 纤维素结构示意

纤维素在常温下不发生水解，高温下水解也很缓慢。只有在催化剂的作用下，纤维素的水解反应才显著进行，常用的催化剂是无机酸或纤维素酶。纤维素酶在生物乙醇转化过程中起着非常重要的作用，可将纤维素、半纤维素水解成葡萄糖，为转化为乙醇提供丰富的底物；自然界中的酵母和少数细菌能够在厌氧条件下发酵葡萄糖生成乙醇。其中，纤维素酶水解方程式如下（牟晓红，2009）：

木霉生物学

利用纤维素酶将天然纤维素降解成葡萄糖的过程中，必须依靠纤维素酶的3种组分协同作用完成，即纤维素大分子首先在内切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.4，也称Cx酶、CMC酶、EG）和外切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.91，也称Cl酶、纤维二糖水解酶或CBH）的作用下降解成纤维二糖，再进一步在纤维二糖酶（EC3.2.1.21，也称β-葡萄糖苷酶或CB）作用下生成葡萄糖。

目前，国内外以植物纤维素为原料生产燃料乙醇的各种工艺中，主要有四种糖化发酵工艺，分别是分段糖化与发酵（SHF）、同步糖化发酵（SSF）、同步糖化共发酵（SSCF）和联合生物加工工艺（CBP）。SSCF工艺可以在同一发酵罐中同时进行纤维素酶水解和C5糖和C6糖的发酵，该工艺不仅有利于缓解葡萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用，节省设备投资，还有利于发酵液中乙醇的积累，提高发酵液中最终的乙醇浓度，降低乙醇回收单元中乙醇蒸馏的能耗，大幅度降低生产成本。利用纤维素生产生物乙醇的同步糖化共发酵过程图如图16.2（Carlos Sáez，2000）。

许多微生物都会产生纤维素酶，但最适合于水解纤维素的酶来自于木霉。T.reesei是世界上研究和应用最广泛的纤维素酶工业微生物，它的优点在于它的酶系纤维素酶活性高并且能生产大量的胞外蛋白，它的酶系中60%以上的蛋白是外切酶（CBH），对于结晶性纤维素有很强的降解能力。

图16.2 纤维素原料生产乙醇示意

1998年，南京林业大学在黑龙江建成了完整的植物纤维生产燃料乙醇中试生产线，该生产线日处理农林植物纤维5t（日产乙醇0.8t）。风干植物纤维经蒸汽爆破预处理，纤维素酶制备所用菌株是T.reesei和酵母菌NL05，纤维素酶的制备在20m3的生物反应器中进行，T.reesei以汽喷料为碳源，在一定的搅拌速度和通风量下合成纤维素酶，完成一个产酶周期后酶液用于剩余汽喷料的水解。植物纤维的酶水解在2台32m3的反应器中进行，每天取汽喷料的10%用于纤维素酶的制备，产生的纤维素酶酶解剩余90%的汽喷料。酶解温度（50±1）℃、酶解初始 pH 值4.80。戊糖己糖同步乙醇发酵菌株是毕赤酵母NL02，酶水解液的乙醇发酵在一台5m3的发酵罐中进行。植物纤维汽喷料在纤维素酶的作用下降解成单糖后，经过压滤和洗涤得到一定浓度的水解糖液，水解糖液中的戊糖和己糖被酵母在限制性供氧条件下同步发酵成乙醇。

美国能源部与诺维信合作，投资3000万美元进行纤维素水解酶的开发，研究将玉米秸酶解成糖，再发酵制乙醇；还与DOE合作建设年处理玉米秸200t、生产燃料乙醇6900gal的中试装置，其生产技术分以下几步：先将玉米秸粉碎，用1.1%硫酸预处理；然后加木霉纤维素酶糖化36 h，使纤维素90%转化成葡萄糖；将糖浆冷却至41℃，连续发酵得到浓度为7.5%的乙醇；经蒸馏分子筛吸附脱水，生成99.5%乙醇，废渣经干燥用作燃料。

另外，Stevenson等（2002）报道了利用木霉直接发酵纤维素生产乙醇的方法，这更扩展了木霉发酵生产乙醇的途径。他们从牛粪中分离到一株木霉菌A10，该菌株在厌氧条件下可以将纤维素或者糖类物质直接转化为乙醇，在纤维素含量为50g/L的MM培养基中厌氧培养，乙醇产量为0.4mg/L，通过优化培养条件，采取分阶段预培养和深层厌氧培养后乙醇产量可达2g/L，以葡萄糖作为碳源乙醇产量最高可达5g/L，但以木糖作为碳源，乙醇产量最低。

无水乙醇：无色澄清液体。有灼烧味。易流动。极易从空气中吸收水分，能与水和氯仿、乙醚等多种有机溶剂以任意比例互溶。能与水形成共沸混合物。

燃料乙醇：指以生物物质为原料通过生物发酵等途径获得的可作为燃料用的乙醇。燃料乙醇经变性后与汽油按一定比例混合可制车用乙醇汽油。一般是指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源。

区别：无水乙醇更强调无水。例如在化验某些忌水化学原料时可能使用醇制氢氧化钾，就是氢氧化钾的乙醇溶液（无水的，因为水会与样品反映）。可以用生石灰与酒精混合，蒸馏（水浴），可制备无水乙醇。

燃料乙醇主要为燃烧清洁的高辛烷值燃料，燃料乙醇由富含糖类物质的农作物酿制产生。

（一）可再生清洁能源技术1、太阳能（1）太阳能热利用技术包括新型高效、低成本的太阳能热水器技术；太阳能建筑一体化技术及热水器建筑模块技术；太阳能采暖和制冷技术；太阳能中高温（80-200℃）利用技术等。* 简单重复生产的产品除外。（2）太阳能光伏发电技术* 简单太阳电池组件的封装和低水平的重复性生产除外。（3）太阳能热发电技术高温（300-1500℃）太阳能热发电技术、产品和工程开发，包括塔式热发电，槽式热发电，碟式热发电和菲涅尔透镜聚光式太阳能热发电等。2、风能（1）1.5MW以上风力发电技术适应中国气候、复杂地形条件的1.5MW以上风力发电机组的总体设计、总装技术及关键部件的设计制造技术等。（2）风电场配套技术风资源评估分析、风电场设计和优化、风电场监视与控制、风电接入系统设计及电网稳定性分析、短期发电量预测及调度匹配、风电场平稳过渡及控制等技术。3、生物质能（1）生物质发电关键技术及发电原料预处理技术包括直燃（混燃）发电系统耦合技术，蒸汽余热回收技术，热效率≥85％、燃烧过程不结渣、不产生新污染，具有广泛原料适应性的生物质直燃发电装置；能保证生物质在燃烧设备中充分燃烧的原料装卸、输送技术，能有效分离生物质中的Cl等腐蚀性物质的预处理技术等。（2）生物质固体燃料致密加工成型技术吨成型燃料的加工过程能耗低于80Kwh/t，成型燃料密度1～1.4g/cm3，水分小于12％，加工过程机械化和自动化的生物质致密加工成型技术。包括木质纤维碾切搭接技术，成型模板设计技术，一体化、可移动颗粒燃料生产设备的系统耦合技术等。（3）生物质固体燃料高效燃烧技术热效率≥85％、不结渣、废气符合排放标准的生物质固体燃料高效燃烧技术与装置等。（4）生物质气化和液化技术（5）非粮生物液体燃料生产技术非粮生物液体燃料包括非粮（糖）的甜高粱、薯类原料生产的乙醇，以及用非食用油原料生产的生物柴油。甜高粱生产乙醇技术包括原料保存技术，高效产乙醇菌种的筛选与构建技术，快速固体发酵技术与机械化生产和自动化控制装置；低能耗的高粱秆榨汁、保存与发酵技术；发酵时间≤48小时，糖转化率≥92%，乙醇收率≥90%（相对于理论值），吨燃料乙醇能耗≤500Kg，水耗≤5吨，无废水排放。薯类淀粉原料生产乙醇技术包括无蒸煮糖化技术、浓醪发酵技术、纤维素利用技术、废水处理技术；发酵时间≤60小时，糖转化率≥95%，乙醇收率≥92%（相对于理论值），吨燃料乙醇能耗≤500Kg，水耗≤8吨，废水COD≤100ppm。非食用油原料生产的生物柴油技术包括超临界、亚临界、共溶剂、固体碱（酸）催化、酶催化技术与装置；生物柴油收率≥99.6％（相对于理论转化率），甘油纯度≥99%，吨生物柴油水耗≤0.35吨，能耗≤20Kg标煤。（6）大中型生物质能利用技术生物质固体燃料致密加工成型设备能力≥500Kg/h，沼气装置日生产能力≥1000M3，甜高粱燃料乙醇厂生产能力≥5万吨/年，薯类燃料乙醇厂生产能力≥10万吨/年，生物柴油厂生产能力≥3万吨/年。4、地热能利用高温地热能发电和地热能综合利用技术，包括：地热采暖，地热工业加工，地热供热水，地热养殖、种植，地热洗浴、医疗等；以及利用地源热泵实现采暖、空调的技术。