生物燃料的国外现状
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。
工业上玉米制造乙醇酒精的流程是:
玉米——粉碎——蒸煮(糊化)——糖化(加糖化酶)——发酵(加酵母菌种)——蒸馏塔(蒸馏)——精馏塔(精馏)——酒精
酵母菌将糖发酵成酒精的过程不是简单的化学反应,其机理至今仍莫衷一是。
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
前景还是非常可观的。
因使用、运输和携带方便,燃烧时对环境的污染较少,与液体酒精相比比较安全.作为一种固体燃料,广泛应用于餐饮业、旅游业和野外作业等。
近几年来,出现了各种使工业酒精固化的方法。这些方法的差别主要是选择了不同的固化剂。使用的固化剂主要有:醋酸钙、硝化纤维、乙基羧基乙基纤维素、高级脂肪酸等。使用时用一根火柴即可点燃,燃烧时无烟尘,火焰温度均匀,温度可达到600℃左右。每250 g可以燃烧1.5小时以上。
制法:
(1)将醋酸慢慢加入碳酸钙中,直到不再产生气泡为止醋酸与碳酸钙反应生成醋酸钙、水、二氧化碳
(2)将所得溶液蒸发制成饱和溶液
(3)在溶液中慢慢加入酒精注意:一开始酒精会剧烈沸腾,需慢慢倒入酒精
(4)待溶液冷却后,即可得到固体酒精
(5)将所得固体酒精盛放到铁罐中,使用时点燃即可
乙醇是可再生能源。
可通过含淀粉的农产品,如谷类、薯类或野生植物果实等,也可用制糖厂的废糖蜜,或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经一定的预处理后,经水解、发酵,即可制得乙醇。发酵液中的质量分数约为6%~10%,并含有其他一些有机杂质,经精馏可得95%的工业乙醇。
乙醇在常温常压下是一种易挥发的无色透明液体,低毒性,纯液体不可直接饮用。乙醇的水溶液具有酒香的气味,并略带刺激性,味甘。
乙醇易燃,其蒸气能与空气形成爆炸性混合物。乙醇能与水以任意比互溶,能与氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶。
乙醇比较常见的用途有:
一、白酒等饮料
乙醇可以用于食用,如酒。白酒的度数表示酒中含乙醇的体积百分比(西方国家常用proof表示酒精含量),通常是以20℃时的体积比表示的,如50度的酒,表示在100毫升的酒中,含有乙醇50毫升(20℃)。
二、消毒
广泛用于医用消毒(体积分数为75%±5%的乙醇溶液常用于医疗消毒)。70~75%的酒精用于杀菌,例如75%的酒精在常温(25℃)下,一分钟内可以杀死大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、白色念球菌、铜绿假单胞菌等。
三、汽车燃料
乙醇可以调入汽油作为车用燃料。美国销售乙醇汽油已有20年历史,我国高粱乙醇在汽油中占10%。
四、食用
乙醇能作为良好的有机溶剂,所以中医用它来送服中药,以溶解中药中大部分有机成分。
问题描述:
请问工业乙醇用途是什么
解析:
乙醇是应用最广泛的一种醇。因其性质比较活泼,是有机合成的重要原料,如用乙醇制乙醚、乙醛、乙酸等;因它具有广泛的溶解性,是重要的有机溶剂,用于溶解树脂、制作涂料等;因其在空气中燃烧充分,可避免污染,而且燃烧热值较大。可用作内燃机和实验室的燃料;因75%的酒精能立即使蛋白质变性(凝固),在医药上常用作消毒剂和防腐剂;乙醇还广泛用作饮料和食品添加剂,但必须注意:不能超量饮用,以免引起酒精中毒,青少年尤其不宜饮用含酒精的饮料;工业酒精中含有毒性的甲醇,决不能饮用。欢迎来hi.baidu/electronic%5Fmaterials 讨论其他问题。
白酒的定义是:以曲类、酒母为糖化发酵剂,利用淀粉质(糖质)原料,经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿和勾兑而酿制而成的各类白酒。
中国特有的一种蒸馏酒。由淀粉或糖质原料制成酒醅或发酵醪经蒸馏而得。
又称烧酒、老白干、烧刀子等。酒质无色(或微黄)透明,气味芳香纯正,入口绵甜爽净,酒精含量较高,经贮存老熟后,具有以酯类为主体的复合香味。
优质白酒必须有适当的贮存期。白酒的贮存期,泸型酒至少贮存3~6个月,多在一年以上;汾型酒贮存期为一年左右,茅型酒要求贮存三年以上。
白酒是中国传统蒸馏酒。又称「烧酒」及「白干」。
据《本草纲目》纪载:「烧酒非古法也,自元时创始,其法用浓酒和糟入甑,蒸令气上,用器?滴露。」由此可以得出,我国白酒的生产已有很长的历史。
中国白酒以谷物及薯类等富含淀粉的作物为原料,经过发酵蒸馏而成。酒度一般都在40度以上,但目前已有40度以下之低度酒。
中国白酒之酒液清澈透明,质地纯净、无混浊,口味芳香浓郁、醇和柔绵、剌激性较强,饮后余香,回味悠久。中国各地区均有生产,以山西、四川及贵州等地产品最为著名。
不同地区的名酒各有其突出的独特风格。 中国白酒以黄酒演化而来,虽然中国早已利用酒曲及酒药酿酒,但在蒸馏器具出现以前还只能酿造酒度较低的黄酒。
蒸馏器具出现以后,用酒曲及酒药酿出的酒再经过蒸馏,可以得到酒度较高的蒸馏酒,即中国白酒。
2.化工厂乙醇的生产工艺工业上一般用淀粉发酵法或乙烯直接水化法制取乙醇: 1.发酵法 发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的,在相当长的历史时期内,曾是生产乙醇的唯一工业方法.发酵法的原料可以是含淀粉的农产品,如谷类、薯类或野生植物果实等;也可用制糖厂的废糖蜜;或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等.这些物质经一定的预处理后,经水解(用废蜜糖作原料部经这一步)、发酵,即可制得乙醇. 发酵液中的质量分数约为6%~10%,并含有其他一些有机杂质,经精馏可得95%的工业乙醇. 2.乙烯水化法 乙烯直接水化法,就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下,是乙烯与水直接反应,生产乙醇: CH2═CH2 + H—OH→C2H5OH(该反应分两步进行,第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物,而后用硼氢化钠还原) 此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解气,成本低,产量大,这样能节约大量粮食,因此发展很快.。
3.乙醇 发展历程白酒的定义是:以曲类、酒母为糖化发酵剂,利用淀粉质(糖质)原料,经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿和勾兑而酿制而成的各类白酒。
中国特有的一种蒸馏酒。由淀粉或糖质原料制成酒醅或发酵醪经蒸馏而得。又称烧酒、老白干、烧刀子等。酒质无色(或微黄)透明,气味芳香纯正,入口绵甜爽净,酒精含量较高,经贮存老熟后,具有以酯类为主体的复合香味。
优质白酒必须有适当的贮存期。白酒的贮存期,泸型酒至少贮存3~6个月,多在一年以上;汾型酒贮存期为一年左右,茅型酒要求贮存三年以上。
白酒是中国传统蒸馏酒。又称「烧酒」及「白干」。据《本草纲目》纪载:「烧酒非古法也,自元时创始,其法用浓酒和糟入甑,蒸令气上,用器?滴露。」由此可以得出,我国白酒的生产已有很长的历史。中国白酒以谷物及薯类等富含淀粉的作物为原料,经过发酵蒸馏而成。酒度一般都在40度以上,但目前已有40度以下之低度酒。
中国白酒之酒液清澈透明,质地纯净、无混浊,口味芳香浓郁、醇和柔绵、剌激性较强,饮后余香,回味悠久。中国各地区均有生产,以山西、四川及贵州等地产品最为著名。不同地区的名酒各有其突出的独特风格。
中国白酒以黄酒演化而来,虽然中国早已利用酒曲及酒药酿酒,但在蒸馏器具出现以前还只能酿造酒度较低的黄酒。蒸馏器具出现以后,用酒曲及酒药酿出的酒再经过蒸馏,可以得到酒度较高的蒸馏酒,即中国白酒。
4.乙醇工业制法工业上有两种方法,一种是以硫酸为吸收剂的间接水合法;另一种是乙烯催化直接水合法。
①间接水合法 也称硫酸酯法,反应分两步进行。首先,将乙烯在一定温度、压力条件下通入浓硫酸中,生成硫酸酯,再将硫酸酯在水解塔中加热水解而得乙醇,同时有副产物乙醚生成。间接水合法可用低纯度的乙醇作原料、反应条件较温和,乙烯转化率高,但设备腐蚀严重,生产流程长,已为直接水合法取代。
②直接水合法 在一定条件下,乙烯通过固体酸催化剂直接与水反应生成乙醇:
CH2=CH2+H2O=CH3CH2OH
5.什么是工业级乙醇工业级乙醇使用原煤或石油裂解制得,含有大量的甲醇、甲醛等杂质,且不易分离出,因含有甲醇、甲醛等对人体有害物质,绝对不能服用,只能用于非食用化工业的原料或作为燃料。
乙醇是一种有机物,俗称酒精,化学式为CH3CH2OH(C2H6O或C2H5OH)或EtOH,是带有一个羟基的饱和一元醇,在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,它的水溶液具有酒香的气味,并略带 *** 。有酒的气味和 *** 的辛辣滋味,微甘。
乙醇液体密度是0.789g/cm3(20C°) ,乙醇气体密度为1.59kg/m^3,沸点是78.3℃,熔点是-114.1℃,易燃,其蒸气能与空气形成爆炸性混合物,能与水以任意比互溶。能与氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶,相对密度(d15.56)0.816。
6.工业酒精的生产工业酒精:学名,甲醇,甲醇系结构最为简单的饱和一元醇,化学式CH3OH。又称“木醇”或“木精”。是无色有酒精气味易挥发的液体。有毒,误饮5~10毫升能双目失明,大量饮用会导致死亡。
理化性质
甲醇的锯架投影式
甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体,常温下对金属无腐蚀性(铅、铝除外),略有酒精气味。分子量32.04,相对密度0.792(20/4℃),熔点-97.8℃,沸点64.5℃,燃烧热725.76KJ/mol,闪点12.22℃,自燃点463.89℃,蒸气密度1.11,蒸气压13.33KPa(100mmHg 21.2℃),蒸气与空气混合物爆炸极限6~36.5 %(体积比),能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶,但是不与石油醚混溶,遇热、明火或氧化剂易燃烧。挥发途中也会使物体油漆表面遭腐蚀。燃烧反应式为: 2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O 甲醇燃烧时无烟,火焰呈蓝色,在空气中爆炸极限6.0~36.5%(V
制造方法
甲醇的生产,主要是合成法,尚有少量从木材干馏作为副产回收。合成的化学反应式为: H2 + CO → CH3OH 合成甲醇可以固体(如煤、焦炭)液体(如原油、重油、轻油)或气体(如天然气及其他可燃性气体)为原料,经造气净化(脱硫)变换,除去二氧化碳,配制成一定的合成气(一氧化碳和氢)。在不同的催化剂存在下,选用不同的工艺条件。单产甲醇(分高压法低压和中压法),或与合成氨联产甲醇(联醇法)。将合成后的粗甲醇,经预精馏脱除甲醚,精馏而得成品甲醇。高压法为BASF最先实现工业合成的方法,但因其能耗大,加工复杂,材质要求苛刻,产品中副产物多,今后将由ICI低压和中压法及Lurgi低压和中压法取代
区别:用处不同,食用酒精可以当消毒用,而工业酒精只能用于工业生产上。
食用酒精
介绍:
食用酒精(EdibleAlcohol)又称发酵性蒸馏酒,主要是利用薯类、谷物类、糖类作为原料经过蒸煮、糖化、发酵等处理而得的供食品工业使用含水酒精,其风味特色分为色、香、味、体四个部分,也就是指蒸馏酒中醛、酸、酯、醇这四大主要杂质的含量,不同的口味和气体会使蒸馏酒的风味不同。
概述:
一、从 粮食、 薯类、 糖蜜三类原料来看食用酒精产成品的质量, 粮食酒精最优,其次是薯类酒精,最差的是 糖蜜酒精。
二、食用酒精使用 粮食和 酵母菌在发酵罐里经过 发酵后,经过 过滤、 精馏来得到的产品,通常为 乙醇的 水溶液,或者说是水和乙醇的互溶体。
三、食用酒精的度数是不确定的,通常食用酒精的纯度为95%。
工业酒精
介绍:
工业 酒精:即工业上使用的酒精,也称 变性酒精、工业火酒。工业酒精的纯度一般为95%和99%。主要有合成和酿造(玉米或木薯)两种方式生产,合成的一般成本低,甲醇含量高,所以价格便宜;酿造的工业酒精一般乙醇含量大于或等于95%,甲醇含量低于1%,价格比较贵。
主要用途:
可用于印刷、电子、五金、香料、化工合成、医药合成等方面。可用作清洗剂、溶剂。应用很广泛。
储存注意:
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。保持容器密封。应与氧化剂、酸类、碱金属、胺类等分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
参考资料
搜狗百科(工业酒精):http://baike.sogou.com/v566245.htm?fromTitle=工业酒精