乙醇和生物醇基有什么区别?
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。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。
中文名
生物乙醇
性质
用发酵将生物质转化燃料酒精
现状
以粮食作物为原料
地区
主要是美国、巴西等国
快速
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发展现状争议商业使用研究进展
作用
汽油掺乙醇有两个作用:一是乙醇辛烷值高达115,可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能;二是乙醇含氧量高,可以改善燃烧,减少发动机内的碳沉淀和-氧化碳等不完全燃烧污染物排放。同体积的生物乙醇汽油和汽油相比,燃烧热值低30%左右。但因为只掺入10%,热值减少不显著,而且不需要改造发动机就可以使用。
生物乙醇
发展
工业化生产的燃料乙醇绝大多数是以粮食作物为原料的,从长远来看具有规模限制和不可持续性。以木质纤维素为原料的第二代生物燃料乙醇是决定未来大规模替代石油的关键。
美国能源部预计纤维素燃料乙醇可能在2012年左右即可取得重要突破,而欧洲的一些研究机构则认为大约在2015-2020年,此外还有一些研究机构认为则有可能在2025年之后纤维素燃料乙醇才能进入规模生产和市场应用阶段。除了燃料乙醇外,一些企业还选择研发生物质气化生产生物柴油、费托合成柴油和生物质液化生产生物柴油等技术的关键问题,为未来规模应用储备技术,为抢占未来市场打基础。
美国业界普遍认为生产纤维素乙醇的成本在3-4美元/加仑之间,即0.8-1美元/升。在纤维素燃料乙醇实现商业化生产之后,预计其生产成本在0.53美元/升左右,稍低于玉米乙醇价格。如果玉米等粮食作物的价格继续上涨,纤维素乙醇实现量产之后的价格极具竞争力。但生产纤维素乙醇的前期投资较大,根据美国一些研究机构的测算,生产规模相同的条件下,纤维素燃料乙醇需要的投资是玉米燃料乙醇的7-8倍。
中国在纤维素酶生产技术、戊糖发酵菌株构建等方面还没有取得根本性突破,各单位中试研究的每吨纤维素乙醇的原料消耗都在6吨以上,生产成本估算都在5000-6500元/吨乙醇以上,还不适合于工业化生产。理性估算,中国的纤维素乙醇形成规模化生产至少还要3-4年以上研究。河南天冠、安徽丰原等公司的纤维素燃料乙醇的研发和示范走在全国前列。
现状
近两年来,各大能源消费国竞先寻求替代石油的新能源。美国和欧洲不约而同地都选择生物燃料乙醇作为主要的替代运输燃料,并制订了雄心勃勃的开发计划。2007年1月,美国总统布什在《国情咨文》中宣称,美国计划在今后10年中将其国内的汽油消费量减少20%,其中15%通过使用替代燃料实现,计划到2017年燃料乙醇的年使用量达到1325亿升,是年使用量的7倍。2007年3月,欧盟27国出台了新的共同能源政策,计划到2020年实现生物燃料乙醇使用量占车用燃料的10%。[1]
生物乙醇
继2008年增长60%后,欧盟2009年的乙醇生产量又继续增长,增长了31%,欧盟乙醇生产量已从2008年28亿升增长到2009年37亿升。虽然一些国家,包括奥地利和瑞典,其2009年乙醇产能大大增加,法国仍然是最大的生产国。法国乙醇生产量从2008年10.00亿升增长到2009年12.50亿升。德国也不甘落后,该国2009年乙醇生产量增长32%,至7.50亿升,而第三大生产国西班牙生产量为4.65亿升。总计欧盟18个乙醇生产国家中有6个生产量未增长或保持不变。奥地利和瑞典是唯一乙醇生产量增加一倍以上的生产国,奥地利生产量增加了102%,瑞典生产量增加了124%。他们的排名分别位列第四和第五大生物燃料生产国。欧盟的乙醇总消费量也在上升,欧盟2009年消费量约为43亿升。较2008年的35亿升有大幅度增长。德国消费11.43亿升,使其成为最大的乙醇消费国。法国是第二大消费国,消费7.98亿升;其后是瑞典,消费3.77亿升。预计到2020年,所有欧洲汽油的13%都必须来自于可再生原料。欧洲汽油现仅3.5%来自可再生来源生产,预计在今后10年内可再生运输工业将以超过10倍的速度增长。
北海集团(North Sea Group)是比利时、荷兰、卢森堡经济联盟(Benelux)最大的独立燃料供应商,该公司于2010年3月26日组建乙醇子公司,该子公司将致力于乙醇销售和分配。新的企业命名为北海全球乙醇公司(North Sea Global Ethanol (NSGE)),总部在瑞士Zug,在巴西S?o Paulo拥有子公司。NSGE的目标之一在于使完全可持续的供应链与下游终端应用组合成一体化。
北海集团(North Sea Group)原由Van der Sluijs集团与FNR+ Holding公司 (Frisol, 北海石油, Reinplus Vanwoerden)联合而组成,该集团已作出决定,重点将生物柴油与甘蔗生物乙醇业务集合在一起,以满足可持续发展的需求。
北海全球乙醇公司 (NSGE)是一家国际性的乙醇贸易、分销和投资公司,重点专注于全球乙醇市物。不仅处理燃料乙醇业务,而且也开发工业、医药、化妆品和饮用级乙醇。
中国开发生物燃料乙醇的热潮也在近两年骤然升温。2005年,中国生产燃料乙醇125万吨,2006年增长到133万吨。中国燃料乙醇的消费量已占汽油消费量的20%左右,成为继巴西、美国之后第三大生物燃料乙醇生产国和消费国。
乙醇生产补贴
至2010年5月,三项政策左右美国乙醇行业未来。尽管利润率提高,生产商已从破产困境走出,政府也支持发展生物燃料,但美国乙醇行业整体状况在得到改善的同时,其未来发展仍具不确定性。美国乙醇行业2010年做了三件大事:说服国会继续对乙醇生产给予补贴优惠、延续乙醇进口关税以及提高汽油中乙醇掺混比例。
可再生燃料协会(RFA)主席鲍勃?迪内恩在全美乙醇会议上表示,最大的挑战是确保政府将之前45美分/加仑的乙醇税收补贴优惠计划再延长一段时日,否则的话,美国近40%的乙醇生产将受到严重影响。据了解,美国2009年乙醇总产量约为107亿加仑,比前一年增加了16.5%。
研究人员称,政府取消补贴的话将使美国乙醇行业11.2万人失业。虽然相对于美国的劳动力规模来说,这个数字不算大,但如果这件事发生在美国失业率接近10%的当下,其影响当局不能忽视。
美国的生物燃料计划已经根据《可再生燃料标准》(RFS)立法。因此,到底是继续资助本地乙醇生产,还是通过进口乙醇达到RFS要求,立法者需要作出选择。
乙醇装置建设近况
总部在美国弗吉尼亚州的欧塞奇生物能源(Osage Bio Energy,OBE)公司于2010年3月26日宣布开发冬季大麦乙醇作为先进生物燃料,将利用区域性的谷物,主要是冬季大麦,通过将淀粉转化为糖类、然后发酵的传统的途径,来生产乙醇和高价值的联产品,以供应东海岸市场。OBE公司将于2010年7月在弗吉尼亚州Hopewell为Appomattox生物能源公司(ABE)建设第一家工厂,将于2010年底投产,可生产6500万加仑/年乙醇。
美国清洁能源投资公司(Clean Energy Capital,CEC)于2010年11月6日宣布,在美国加利福尼亚州Imperial Valley开发第一套大型商业化规模甘蔗乙醇炼制厂。生产的乙醇将符合加利福尼亚州的低碳燃料标准。该项目将投资5.75亿美元,生产6600万加仑/年乙醇,足以可满足3.5万户家庭的电力需求,并且产生的生物甲醇可为1万户家庭提供热能需求。与甘蔗具有相似特性的甜高梁也将使用。来自炼油厂对乙醇的强劲需求缘于生产的乙醇将可满足美国最苛刻的低碳燃料指令的要求。这项业务将与主要的国际石油公司签约销售乙醇的长期合同,并从当地农场主购买甘蔗。
世界上最大的乙醇生产商美国Poet公司最新的乙醇装置于2011年3月15日投产,这是该公司第27套乙醇装置,装置位于印第安纳州,年产能为9000万加仑,这将使该州总乙醇生产量超过10亿加仑目标。Poet公司于2010年收购了Poet Biorefining公司,现正在完成投资约3000万美元的改造,包括采用Poet公司专利的发酵工艺BPX,该工艺使用酶替代热,可降低能源成本。该装置也拥有水回收系统和新的污染控制设备。
其他一些州也在考虑采用与加利福尼亚州相同的低碳燃料标准,包括康乃提克州、德拉瓦州、缅因州、马里兰州、马萨诸塞州、新罕布尔州、新泽西州、纽约州、俄勒冈州、宾夕法尼亚州、罗德岛、佛蒙特州和华盛顿州。亚拉巴马州、佛罗里达州、乔治亚州、夏威夷州、路易斯安那州、密西西比州、南卡罗林那州和得克萨斯州在内的一些州,甘蔗将有增长,将成为建设甘蔗乙醇炼制厂的首选地。
争议
2007年9月,经合组织(OECD)发表了题为《生物燃料:是比疾病还要糟糕的治疗方案吗?》的长篇报告,认为发展生物燃料得不偿失,呼吁美国和欧洲国家取消对当前生物液体燃料的补贴政策。在同期召开的OECD“可持续发展圆桌会议”上,针对燃料乙醇的能源投入产出比、经济性、社会和环境影响问题,支持和反对生物燃料的两派展开了激烈辩论。
美国和欧盟似乎还并未对质疑的声音做出反应,而中国已率先开始限制和调控生物燃料乙醇产业。07年底,国家发改委紧急下发《关于加强生物燃料乙醇项目建设管理,促进产业健康发展的通知》,暂停核准和备案玉米加工燃料乙醇项目,并对在建和拟建项目进行全面清理。08年6月,发改委全面叫停粮食乙醇的开发,要求今后生物燃料的发展必须满足不占用耕地、不消耗粮食和不破坏生态环境为前提。
商业使用
全球使用生物乙醇做成ETBE(Ethyl Tertiary Butyl Ether)替代MTBE,通常以5~15%的混合量在不需要修改/替换现有汽车引擎的状况下加入;有些时候ETBE也以替代铅的方式加入汽油中,以提高辛烷值而得到较洁净的汽油;也可以完全替代汽油使用为输送燃料。
使用乙醇的汽车
世界上使用乙醇汽油的国家主要是美国、巴西等国。在美国使用的是E85乙醇汽油,即85%的乙醇和15%的汽油混合作为燃料,而美国是用甘蔗和玉米来生产乙醇的,这种E85汽油的价格与性能与常规汽油相似。早在2003年7月中旬美国威斯康星州、美国乙醇汽车联合会与通用汽车公司就在美国6个州推行E85的使用,将其作为汽油的代用燃料。美国仅有大约140家加油站提供E85,其中大多数在中西部。有300万辆车是既可以用汽油也可以用E85,而且通用汽车公司还在大量生产这种使用两类燃料的汽车。美国每年要消耗30亿加仑的乙醇添加到汽油中。如今E85已占乙醇燃料的85%,也正在受到公众的喜爱。然而,这似乎还不够。为了节能和环保,2005年6月28日美国参议院还通过了一项能源法案,要求到2012年,每年石油供应商应当添加80亿加仑的乙醇到汽油中。
研究进展
日本成功开发出一项新技术,可低成本、高产量地利用稻草生产生物乙醇。[2]
在通常情况下,稻草中的淀粉很难溶解于水,所以,现有技术主要是利用稻草中的纤维素来生产乙醇,淀粉没有得到有效利用。技术人员在稻草原料中增添了一种特殊的碱溶液,并确认淀粉在碱溶液中能充分溶解。然后,再将溶解后的淀粉采用与纤维素不同的生产工艺,使淀粉转化成糖。[2]
日本实验生产设备已经能够用1吨干稻草生产出315升乙醇,与利用原有技术与设备生产相比,产量增加了24%以上,成本也已下降到每升70.7日元(约合0.7美元)。[2]
生物乙醇已成为美国、巴西等国重要的清洁燃料,但生物乙醇基本上用玉米等粮食作物生产,常常会与粮食安全产生矛盾,不具有可持续性。[2]
根据阿得雷德大学的研究,墨西哥沙漠植物龙舌兰有望成为生物燃料和其他生化产品的来源。澳大利亚研究理事会植物细胞壁卓越中心的研究者们发现,每公顷龙舌兰植物每年可以生产多达1.5万升的生物燃料,而且它还可生长在低降雨条件下的贫瘠土地。
研究者们正在寻找乙醇生产的最佳栽培方法,例如利用种植密度和机械化来最大限度地提高产量并优化发酵。龙舌兰植物生产大量的糖,很容易发酵成生物乙醇。研究者们对乙醇产量进行了建模,每公顷植物预测每年可生产4000~15000升乙醇
1/ 在乙醇燃料应用领域,巴西处于绝对领先的地位,它的广泛应用不仅使巴西不再需要进口石油,甚至改变了巴西的经济结构。巴西的经验给很多国家带来了众多启示,特别是美国的一些风险投资开始深入研究乙醇燃料的未来真正价值,他们通过论证多种模型试图否定乙醇燃料,并将乙醇燃料同多种绿色能源进行比较,但其结果却令专家大吃一惊。他们研究发现,乙醇燃料将会最终取代汽油成为未来燃料。
或许很多人还不知道,乙醇可以替代汽油成为汽车的燃料。实际上,世界上已经有超过500万辆汽车使用乙醇作为燃料,这些乙醇燃料汽车不仅比使用汽油作燃料的汽车更经济,而且几乎不会向环境排放有害的温室气体。随着国际原油价格扶摇直上和氢能经济的遥遥无期,经济学家预测未来只有乙醇才会真正替代汽油成为人类赖以生存的绿色燃料。
技术、资金和政策已经成熟
2005年,美国能源部公布了一个预测数字:他们认为到2030年,美国汽车燃料消费结构中,30%将是乙醇燃料。但实际上专家认为我们可能并不需要等那么久,因为很多人已经认识到乙醇将是未来一种革命性的燃料。在美国,从风险投资到华尔街商人,从汽车生产厂商、环境学家到农场主已经不再谈论乙醇能否替代汽油,而是悄悄地行动起来,大量的资金开始流向生物提炼厂,汽车引擎也被改装成可以燃烧乙醇和汽油的混合引擎,大量的研究经费被投入到科研机构以使乙醇生产成本更低。专家预测,未来5年,伴随着国际原油价格的不断攀升,乙醇将在世界上成为一种主要的能源解决方案,他们坚信,随着技术的不断进步,在不增加耕地面积和不改变人们的膳食结构的条件下,利用纤维素做主要原料所生产的乙醇完全能够取代石油满足目前人类的能源需求。
尽管还有很多人认为氢能会最终替代化石燃料,但是实际上氢能经济还很遥远。从氢的制造到运输,从氢加气站到使用氢气作能源的汽车,这些投资加起来需要上万亿美元的投入,而乙醇燃料则是一种更现实的实现方式。目前的加油站只需做少许改动就可以加乙醇燃料,这些乙醇燃料含85%的乙醇和15%的汽油,每辆汽车只需花200美元的改装费就可以使用乙醇汽油。在巴西,3/4新车既可以使用乙醇又可以使用汽油作为燃料,由于大量乙醇燃料的使用,巴西已经彻底摆脱了需要石油进口的尴尬局面。
正是看中了乙醇燃料的广阔前景,巨额资金正在投向乙醇燃料行业。ADM公司是美国最大的乙醇生产厂商,每年生产超过10亿加仑的乙醇,去年9月份,该公司宣布将扩大生产能力50%,也就是每年将生产15亿加仑的乙醇。另一家包括比尔盖茨在内的风险投资则计划投资26亿美元建造生产乙醇燃料的工厂,仅此一项投资将增加美国乙醇生产能力40%。一些汽车厂商和石油公司也不甘寂寞,福特汽车公司开始推动乙醇燃料加油站的改造,壳牌公司则在加拿大建造世界上第一个大规模使用纤维素为原料生产乙醇的工厂。埃克森美孚资助斯坦福大学1亿美元用于新型能源的研究,目前已经取得收效。
然而最大的支持者还是美国政府,美国政府规定,乙醇生产厂家每生产1加仑乙醇就可以享受税款51%的退税优惠,仅此一项,乙醇生产厂家5年内就可以增加70亿美元的收入,这将大大刺激生产厂家的积极性,也会大大降低乙醇燃料的生产成本,推动乙醇燃料迅速推广。
乙醇燃料在巴西大行其道
在乙醇燃料应用领域巴西处于绝对领先的地位。巴西是世界上最适宜种植甘蔗的地区之一,甘蔗又是制造乙醇燃料的最好原料,由于具备这一天然的优势,巴西在乙醇燃料的研制和应用上遥遥领先其他国家。与需要长途运输的原油相比,乙醇燃料的生产工厂就建在富产甘蔗的农场旁边,而生产乙醇燃料后的工厂垃圾则直接进行焚烧发电,所发电力直接并入电网。不仅如此,由于巴西多年强力推广乙醇燃料的应用,全国每一个加油站都可以添加乙醇燃料,反过来又带动了乙醇燃料的消费。由于巴西的独特特点,从2002年开始,福特、大众等一些汽车生产厂家尝试推广双燃料汽车,这种汽车既可以使用普通的汽油作为燃料,还可以使用乙醇燃料。这种车一经推出,立刻受到巴西民众的欢迎。2003年和2004年,巴西生产的乙醇燃料比汽油便宜45%,这极大促进了双燃料汽车的销售,2003年双燃料汽车还只占市场总销量的6%,汽车生产厂家预计2005年双燃料汽车的销售量会达到30%,但实际情况却让专家大跌眼镜,2005年的新车销售中,双燃料汽车的比例高达73%,目前巴西在路上行驶的汽车中有130万辆是双燃料汽车。
乙醇燃料的迅速应用改变了巴西的经济结构,由于巴西不再需要进口石油,光这一项费用就为国家节约690亿美元的外汇,这些资金留在巴西国内,使一些农村因种植甘蔗而迅速致富。目前,巴西已经在东南部地区建造了250个乙醇燃料生产工厂,还有50个工厂正在建造当中。
乙醇燃料将是绿色能源的最终出路
巴西的经验给很多国家带来了众多启示,特别是美国的一些风险投资开始深入研究乙醇燃料的未来真正价值,他们通过论证多种模型试图否定乙醇燃料,并将乙醇燃料同多种绿色能源进行比较,其结果令专家大吃一惊,他们的研究发现乙醇燃料将会最终取代汽油成为未来燃料,这个现实不仅会在美国实现,而且在很多国家都会实现。
然而即使是最专业的风险投资也不会认为我们在近期内能够彻底抛弃汽油,以石油为基础的产业链实在太有效了,它已经深入到了我们生活的各个层面,换句话说,我们很难摆脱对石油的依赖。另一方面,很多人还对通过谷物进行发酵获得的乙醇是否足够满足人类对燃料的需求表示怀疑,很多人担心,以谷物为原料大量生产乙醇将会改变人类的膳食结构,有些批评家认为从谷物中获取乙醇将消耗更多的能量。美国能源部的最终报告使所有争吵者平静了下来,美国政府认为:就关键能源和对环境的正面影响,通过谷物生产的乙醇明显领先通过石油生产的燃料,而未来通过纤维素生产的乙醇则会做的更好。
通过纤维素生产的乙醇使用秸秆、草皮和树皮,这些纤维素人类并不能食用,根本就不会威胁人类的食物供应。研究人员通过使用特定的酶将纤维素进行分解获得简单的糖类物质,再把这些糖类物质转化成能量使用。纤维素在自然界是大量存在的,通过纤维素所获的乙醇是非常洁净的,可以和汽油一样有效驱动汽车行驶,更重要的一个原因,我们不再需要重新发明汽车,这将使我们的汽车工业继续发展下去,不会造成巨大的浪费。目前,可以消化纤维素的酶已经可以在工业上大量应用,像汰渍洗衣粉中就添加了可以分解纤维素的酶,这样洗出来的衣物更加干净。专家估计,酶已经使纤维素乙醇的成本从5年前的5美元/加仑降低到0.2美元/加仑,现在生产乙醇的工厂需要做的唯一工作是摸索出大规模生产的经验。
光靠企业的努力是远远不够的,政府在新能源的推广上力量非同小可。为加快乙醇燃料的迅速应用,美国政府要求到2013年纤维素乙醇燃料的年使用量要达到2.5亿加仑。除此之外,专家们还建议美国政府消除高达54%的从巴西进口乙醇汽油的关税,由于甘蔗更适合制造乙醇,因此巴西生产的乙醇燃料更便宜。降低关税将使更多的人能够使用乙醇燃料,同时会促使更多的加油站进行改造,以供应乙醇燃料,进一步促进乙醇燃料的大量应用。很多专家还认为,一些石油公司巨头还应加大绿色能源的投资力度,壳牌公司仅在俄罗斯的投入就高达200亿美元,而绿色能源的投入与之相比就显得小巫见大巫了。
当然,乙醇燃料从理想到现实不会一蹴而就,巴西历经数十年在国际原油价格还没有居高不下的情况下就开始应用乙醇燃料,才取得现在的成就。专家提示:越早开始推广乙醇燃料,就会越快从依赖石油的泥潭中解脱出来,国际原油价格再也不可能回到每桶20美元的价格,随着世界新兴市场的崛起,能源危机将会越来越严重,乙醇燃料正在表现出唯一可以替代石油制品的独特魅力。
2/山东禹城龙力生物科技有限公司利用现代生物技术酶解工业纤维废渣生产生物乙醇项目获省发改委批复立项,项目总投资16211万元,年产生物乙醇5万吨,这是山东省首个获得批复的纤维素乙醇项目
年40万吨燃料乙醇改扩建项目是吉林燃料乙醇有限公司实施的一项重大技改工程。随着吉林、辽宁两省车用乙醇汽油的大力推广,燃料乙醇产品销量稳步攀升。
3/国家发改委工业司,生物燃料乙醇及车用乙醇汽油"十一五"发展专项规划》和《生物燃料乙醇产业发展政策》
4/如何从稻草中获取乙醇
在加拿大渥太华,世界上第一个大规模生产纤维素乙醇的实验工厂正在进行最后的调试,在图示中,1000磅的稻草首先要经过步骤1变成蓬松状态,然后经过步骤2进行粉碎后进入“蒸汽爆破”程序(步骤3),这一步骤使稻草变成十分微小的碎片,随后添加纤维素酶(步骤4)将这些碎片转变成糖类物质(这个过程需要数天时间),这些糖类物质经过传统发酵程序(步骤5)再经过蒸馏(步骤六)成为高纯度乙醇,这些乙醇通过添加汽油(步骤7)就可变成35至40加仑可以供双燃料汽车(步骤8)使用的乙醇燃料。
5/好
纤维素乙醇(Ligno-cellulosic Bio-Ethanol)
纤维素生物质是由纤维素(30-50%),半纤维素(20-40%),和木质素(15-30%)组成的复杂材料。纤维质生物质中的糖以纤维素和半纤维素的形式存在。纤维素中的六碳糖和和玉米淀粉中含有的葡萄糖一样,可以用传统的酵母发酵成乙醇。而半纤维素中含有的糖主要为五碳糖,传统的酵母无法经济地将其转化为乙醇每一种植物的确切成分都不尽相同。纤维素存在于几乎所有的植物生命体中,是地球上最丰富的分子。一直以来,将纤维质生物质转化成乙醇是科学家们面对的巨大挑战。酸、高温等苛刻的条件都曾经被用来尝试将纤维素分子打断、水解成单一的糖。
随着石油资源的逐渐枯竭和环境的日益恶化,大力推广使用可再生能源技术已成为许多国家能源发展战略的重要组成部分,以减少对化石能源的依赖和温室气体的排放。
纤维素乙醇技术,是一种高端的清洁能源技术,因为它可以被用来替代传统的粮食乙醇技术,利用地球上广泛存在的纤维素质生物原料生产清洁的乙醇燃料,被寄予了很高的期望。
燃料乙醇产业的兴起,增强了原油与粮食间的价格联动关系。在发展燃料乙醇之前,原油主要通过作为现代农业生产经营的重要物资投入(代表性的如化肥),在生产、运输、消费等环节对农业及农产品价格产生影响,原油价格上涨是推动农产品价格上涨的基本因素而燃料乙醇产业出现后,燃料乙醇作为原油的替代品,油价上涨,会增加对燃料乙醇的需求,进而带动以玉米等粮食为主要加工原料的需求,在土地资源稀缺情况下进而带动其他粮食价格上涨。
研究表明,原油、玉米和燃料乙醇三者价格存在确定的变动关系。例如,短期世界生物燃料乙醇产量上涨1%,会引起我国玉米价格下一年上涨0.4746%长期来看,世界生物燃料乙醇产量每上涨1%,使我国玉米价格上涨0.3047%。此外,国内玉米期货价格在2004年至2017年几乎呈现同涨同跌的趋势,只有在个别年份出现不符。2007-2008年受金融危机的影响,国际油价呈现了尖锐的倒V形分布,使得玉米价格也出现大幅下滑。而美国玉米、燃油市场的发展表明,在2008-2011年期间燃料政策的实施,推动玉米价格上涨了33.0%-46.5%。
国际经验表明,美国燃料乙醇产量发展迅猛,主要是国内的能源需求不断增长及大力支持的政府产业政策,燃料乙醇产量从2000年到2015年增长了8倍多。20世纪初,燃料乙醇的产量不能完全满足自己的需求,但自2010年开始,美国对乙醇的产量不再依赖进口,满足本国所需的同时还有能力出口国外一部分。美国玉米价格与原油价格走势表明,虽然在某些月份出现背离,但总体而言燃料乙醇的发展打通了玉米市场和能源市场的通道,使得玉米和原油价格的联动性增强。尤其在2005年以后,在燃料乙醇的作用下,原油和玉米价格之间存在同向变动关系。
目前美国、巴西成为燃料乙醇的主要生产国。而我国燃料乙醇起步较晚,2001年4月开始对以玉米作为原料的车用乙醇汽油进行推广和使用,最初的目的是消化“陈化粮”。为推动燃料乙醇的快速发展,我国先后制订了多项支持其发展的政策,2001年—2007年受我国政府政策的支持,燃料乙醇产量快速增长2007—2011年是燃料乙醇扶持政策的衰减的过程,产量增长缓慢。2017年9月13日国家发展改革委、国家能源局、财政部等十五部委联合印发《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》,到2020年,全国范围内将基本实现车用乙醇汽油全覆盖。到2025年,力争纤维素乙醇实现规模化生产。在这一政策推动下,我国燃料乙醇产业将会步入快速发展的重要阶段。
数据显示,2016年8家指定燃料乙醇定点生产企业的燃料乙醇产量240万吨,国内燃料乙醇的潜在缺口近千万吨,所以此前发展燃料乙醇具有重要意义,不难发现我国燃料乙醇虽然产量逐年增加,但与国际水平相比仍有较大差距,这与国内的政策、环境等密不可分。随着未来燃料乙醇的大力发展,玉米和原油价格的传导路径会更加通畅。
而燃料乙醇产业的发展,要求妥善利用原油价格和玉米价格的因果关系。从微观层面上看,一旦玉米价格和原油价格之间存在因果关系,就会存在跨市场的套利机会。宏观层面来讲,跨市场的套利机会一旦滥用,就会引发玉米或原油资源的不合理配置,引发能源或粮食危机,所以要防范燃料乙醇较快发展过程中玉米和原油市场的无限制套利行为,发挥燃料乙醇在玉米和原油价格中的引导作用。