纤维素乙醇的发展瓶颈是什么地方，如何克服

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

2017-05-01 20:00

新型生物质能一般是指对应化石燃料的甲烷、乙醇和生物柴油及其类似燃料，应用方向主要有发动机燃料替代、生物质能发电以及化工替代原料。有一些热词“秸秆制沼气”、“地沟油制柴油” 一个个跌下神坛，人们看重生物质能的地方是，它既是燃料替代品，也是生活废料的处理站，但人们不断希望着，也不断失望着。

曾经风靡一时的沼气循环

地沟油是流向了工厂还是餐桌？

但是，燃料乙醇给生物质能的应用带来了希望。乙醇首次得到广泛的工业应用，就是作为汽油添加剂出现。乙醇汽油抗爆性、含氧量和环保型上比普通汽油优异，在燃烧值，动力性和耐腐蚀性上有诸多不足。因为国家强制性的尾气排放标准，尽管遭到车主“减量不减价”的吐槽，E10的乙醇汽油还是在全国范围内得到了推广。

乙醇与烃类的氧化燃烧反应

与质量接近的烃类相比，乙醇的氧化反应，需要氧气少，燃烧更完全，尾气少，发动机积炭也会少；但是碳源就会减少，单位能量少，还要考虑到醇类燃烧的热值不足，加上汽化吸热量大，所以导致乙醇相对烃类动力不足。关于中国汽油“减量不减价”的说法，必须要解释一下，事实上乙醇汽油成本比过去的93#系列更高，涨价应该也是可以理解的。但为什么会引发大家吐槽呢？我认为，这源于“几桶油”的价格不透明、盈利不公开，存在贪污腐败以及吃空饷的现象。这是民众对于国资垄断行业的基本不信任，这属于人民内部矛盾，不应该当作乙醇汽油产业的污点，更不该用来否定乙醇汽油的推广政策。

让人爱恨交加的三桶油

乙醇汽油推广政策施行10年后，到2016年，中国已成为世界上继巴西、美国之后第三大生物燃料乙醇生产国。但中国的燃料乙醇年产量仅为250万吨（来源中国国家能源局），调合汽油2500万吨，但仅占当年全国汽油总消费量的20%，中国乙醇产业规模只占全球的3%，远远落后于美国和巴西。市场需求表明，中国燃料乙醇是供不应求的，如何提高乙醇产能是近期整个行业的主要任务。

另一个方面，中国陈化粮库存的近年来一直居高不下，而前些年中国科技界对淀粉类粮食转化乙醇的技术研究也基本成熟，这样市场需求、社会需要和技术支撑完美的结合在一起，催生燃料乙醇产业的高速发展，同时也带动上线产业—农业耕地的合理利用。

燃料乙醇产业会改进农业抛荒问题吗？

乙醇产业能否让陈化粮远离餐桌？

但是市场讯息万变，未来几年内，当陈化粮库存耗尽，E10、E15、E20，甚至是E85逐步推广全国，乙醇产业一定会侵吞更多的食用粮食，并且刺激非农粮业的不合理耕种，导致粮食生产单一化、食品工业危机甚至粮食危机的提前爆发。

农业产业与油企的矛盾

所以粮食制乙醇的产业机制应该不提倡，产量也必须限制，政策补贴应该适当减少或者取消。相比之下，另一条路——纤维素制乙醇是更合理的循环经济模式。

纤维素生物质的碳循环经济

植物废料，如秸秆、草杆的主要成分——纤维素，一直以来都是以焚烧肥地的方式参加到农业循环中，造成了严重的大气污染。而现在的技术可以让它摇身一变，成为生产能源的原材料，其他的的副产物也可以回到农业循环中。这种生态循环是最健康的循环机制。

这是反应式的简化，事实纤维素转化乙醇的工业方式单一、产能有限、效率低下、能耗和水消耗量非常大，高效纤维素酶未能工业化，微生物降解更是在实验室阶段。这一系列导致燃料乙醇无法得到量产，我们国家也面临这样的抉择——到底是大力发展现在低效模式还是减缓推广力度？

纤维素乙醇的技术整合

美国的经验是可以借鉴了，但是美国人均可耕地面积、粮食产量和淡水资源都是远超中国的，一定程度上，他可以一边发展粮食制乙醇，一边研究纤维素制乙醇，将汽油中的乙醇含量逐步提高。中国更加恶劣的资源环境条件，要求我们更合理更科学地完善乙醇产业，一边限定粮食制乙醇的产量，一边研究纤维素制乙醇，将E10汽油缓慢推广。

产粮大国-美国有更多的乙醇原料

这方面的科技水平，中美差距并不是很大，但中国的环境更迫切地要求纤维素乙醇技术的进步。只有技术革新，带动市场推广，带动粮食合理生产，推进产业的生态循环，才是燃料乙醇的根本出路，而不是单靠政府补贴和强制性的推广。

农业物联网技术将合理化燃料乙醇的产业结构

尽管诸多技术难题亟待解决，市场规范也需要完善，但是瑕不掩瑜。燃料乙醇将是清洁能源的代表——退，可以立足于乙醇汽油的现状；进，可以展望未来汽油的完全替代。在它的带领下，不久的将来，生物质能的开发一定可以与风能太阳能的利用平分秋色。

清洁能源-燃料乙醇

种新型的生物质再生能源，环保清洁，远远低于原煤的成本和市场价格，应用范围极为广泛，可以代替木

柴、原煤、液化气，广泛用于生活炉灶、取暖炉、热水锅炉、工业锅炉等。但是如何将生物质燃料像煤、

煤气和天然气一样在老百姓的生活中普及，还需大力宣传和推广。

2.3交通能源

秸秆的主要成分是碳、氢、氧等元素，有机成分以纤维素、半纤维素为主，其次为木质素、蛋白质、脂肪

、灰分等，用秸秆转化的生物燃料如生物乙醇和生物柴油作为交通能源，同石油、天然气和煤等化石燃料

相比，最大特点是可再生性和对环境更友好。国际上生物交通能源技术相对成熟，主要路线是：谷物、秸

秆、其它植物等发酵生产乙醇-车用油、乙烯、无毒溶剂及上百种化工、原材料产品等；我国秸秆交通能源

技术研究虽然起步较晚，但日趋成熟，有些正形成小型规模和商品化。

3秸秆生物质能源化应用技术

秸秆生物质能源化应用技术主要包括秸秆沼气(生物气化)、秸秆固化成型燃料、秸秆热解气化、直燃发电

和秸秆干馏等方式。

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。