有了解 饭店用的乙醇燃料吗

一般淀粉到燃料乙醇的转化率为7成以上，一斤淀粉可产0.35-0.40斤燃料乙醇。建30万吨/年的淀粉燃料乙醇厂需要10-20亿投资。前景取决于原料成本，供应稳定性，燃料乙醇工艺水平，副产品开发状况，是否有国家补贴。全部满足的情况下才有竞争力，一个环节搞不好就会满盘皆输

广西中粮的20万吨木薯乙醇就关门了。

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。

以下具体分析：

在变动成本方面，由于粮食价格的上涨，用玉米生产燃料乙醇的原料成本居高不下。

按照行业平均水平，每3.3吨玉米可以生产出1吨燃料乙醇。以2007年1~6月的市场平均价格计算，玉米的市场行情为1500~1700元/吨，加上800元左右的加工费、100元的脱水费用和100元的销售费用，每吨燃料乙醇的成本约为5950~6610元。

而出售给石油企业时，每吨燃料乙醇大约售价为4500元，另外生产过程中产生的酒精蛋白饲料价值为960元左右，这样，如果没有补贴，每生产1吨玉米乙醇，企业将亏损490~1150元左右。

与玉米乙醇相比，每吨木薯乙醇的成本要低1800~2460元，每吨木薯乙醇按4500元/吨的销售价格计算，加上生产过程中产生的副产品，在没有补贴的情况下，每吨木薯乙醇可盈利1070元/吨。

这还不包括由于减少了二氧化碳的排放量，每年可以获得CDM(清洁发展机制)项目资金。

CDM项目的核心内容是允许发达国家应用资金和技术与发展中国家合作，在发展中国家实施生物质能的开发和利用，从而达到减少温室气体排放的目的。

每吨燃料乙醇能够产生2吨的二氧化碳减排量，根据目前国际市场的平均价格，减排量约为10美元/吨，每吨燃料乙醇的减排收益为20美元/吨。那么，按乙醇销售价4500元/吨、木薯450元/吨、酒精蛋白饲料1200元/吨计，年产10万吨的木薯乙醇的毛利润为10700万，另外还可以获得CDM项目资金1500万元

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

导航

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

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。

燃料乙醇生产技术主要有第一代和第二代两种。第一代燃料乙醇技术是以糖质和淀粉质作物为原料生产乙醇。其工艺流程一般分为五个阶段，即液化、糖化、发酵、蒸馏、脱水。第二代燃料乙醇技术是以木质纤维素质为原料生产乙醇。与第一代技术相比，第二代燃料乙醇技术首先要进行预处理，即脱去木质素，增加原料的疏松性以增加各种酶与纤维素的接触，提高酶效率。待原料分解为可发酵糖类后，再进入发酵、蒸馏和脱水。

我国燃料乙醇的主要原料是陈化粮和木薯、甜高粱,地瓜等淀粉质或糖质非粮作物 ，今后研发的重点主要集中在以木质纤维素为原料的第二代燃料乙醇技术 。国家发改委已核准了广西的木薯燃料乙醇、内蒙的甜高粱燃料乙醇和山东的木糖渣燃料乙醇等非粮试点等项目，以农林废弃物等木质纤维素原料制取乙醇燃料技术也己进入年产万吨级规模的中试阶段。 最近几年，由于石油价格的波动，燃料乙醇的消费增长也在提速。中国燃料乙醇产业起步较晚，但发展迅速，燃料乙醇在中国具有广阔前景。随着国内石油需求的进一步提高，以乙醇等替代能源为代表的能源供应多元化战略已成为中国能源政策的一个方向。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和应用国。国家发改委出台《关于促进玉米深加工业健康发展的指导意见》，要求不再建设新的以玉米为主要原料的燃料乙醇项目，并大力鼓励发展以非粮作物为原料开发燃料乙醇。燃料乙醇走向了非粮乙醇发展的道路，并得到了快速发展。

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。