农作物秸秆生成燃料乙醇项目建议书

农作物秸秆生产燃料乙醇

项

目

建

议

书

二0一三年十二月

一、项目概况

项目名称：农作物秸秆生产燃料乙醇

项目法人单位：

建设地址：

建设性质：新建

二、项目提出理由

能源是人类生存和发展的基本需求。随着社会经济的持续高速发展,用以支撑社会进步的一次能源的代表——石油,已成为现代文明赖以生存的“血液”。然而,地球上的一次能源是有限的、不可再生的,并且已呈逐渐枯竭之势。据联合国能源组织多次评估,再过50年左右,地球上的石油储量大工业化开采将趋结束。能源短缺已是现代社会面临的一个重大问题。为了寻求替代能源,几十年来,人们做出了不懈努力,通过大量的研究、对比和实践,来寻找可方便制取、使用的可再生能源。近些年来,世界将目光集中到生物燃料乙醇上来。

我国对生物燃料乙醇发展特别谨慎。在2008年6月召开的全球粮食安全高级别会议上,我国表示：将坚持走有中国特色的生物能源发展道路,坚持“不与人争粮、不与粮争地”的原则,严格控制用玉米、油料等粮油产品生产生物燃料,坚持充分利用秸秆、畜禽粪便等农业农村废弃物发展生物质能源。

农村废弃物如稻草、玉米秸秆、麦秸、蔗渣及森林工业副产品等具有来源丰富，品种多，再生时间短等优点。目前没有得到充分利用，而且常常造成环境污染。据统计，全世界每年可生产生物质2200×108相当于目前世界能源消耗的8～10

倍。因此，如何成功地开发这一资源作为液体燃料，已成为世界各国普遍重视的研究课题。

乙醇是来自可再生资源的最有发展前景的液体燃料，但目前生物法生产的乙醇还主要来自糖类和淀粉发酵，面对世界人口的急剧膨胀和粮食短缺，用粮食生产酒精的发展将受到限制。近年来，利用生物技术转化农业废弃物秸杆中的纤维素生成酒精的工艺因其具有循环经济和低碳经济（作物的光合作用取碳于大气，而作为燃料则把碳放回大气，实际是“无碳经济”）的特征，以及不与粮争地和变废为宝的特点，而引起了人们的浓厚兴趣，被认为具有良好的发展前景。燃料乙醇的使用，可减少原油的消耗，保护宝贵的不可再生资源，可以显著提高汽油的辛烷值，防止发动机爆震，减少运输设备的损耗，可以减少汽车尾气中C02、CO、S02等对环境的污染，尤其可大量减少臭氧排放量，保护地球大气环境。因此，这项技术也更符合我国的国情。

事实上，自20世纪60年代第一次能源危机以后，许多发达国家和部分发展中国家即根据各国具体资源情况着手燃料乙醇的开发，如美国以玉米为主，而巴西、印度等以糖蜜为主，在美国每年生产的燃料乙醇在500万吨以上。在巴西，汽车所需燃料的43%以上已使用燃料乙醇。燃料乙醇的使用不仅减少了该国对进口石油的依赖，还为该国创造500万人的就业机会。

在我国，燃料乙醇的生产与使用问题已提出多年，引起了党中央和国务院的高度重视，明确要求加快燃料乙醇产业的发

展。秸杆燃料乙醇以玉米、水稻等农作物秸杆为原料，经预处理、水解、发酵、蒸馏和脱水等工艺而制成。乙醇脱水后得到无水乙醇(99.5%V/V)，它是一种高热值燃料，每千克发热能2.97x104kj。无水乙醇添加适量变性剂后形成变性燃料乙醇，再把变性燃料乙醇和汽油以一定的比例混配形成车用乙醇汽油(将乙醇按10%～15%的比例加入汽油中作为燃料，现有发动机不经过任何改装即可正常运行)。

农作物秸秆燃料乙醇的生产与使用，对我国农业发展有其重要的作用。我国是农业大国，农作物秸秆产量约为7亿吨／年，居世界首位。农作物秸秆的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，是一种宝贵的可再生资源。目前，我国秸秆的主要用途是造纸、饲料、农村生活能源，还有一部分用来还田造肥，另有约15.6%的秸秆被废弃或焚烧。利用农作物秸秆生产燃料乙醇，既能解决原料问题，又能变废为宝，增加农民收入。我县秸杆资料更加丰富，除少部分还田和做为生活燃料外，大部分焚烧了，造成了环境的污染和资源的浪费。

二、技术的可行性分析

1、秸杆燃料乙醇生产技术现状

成熟的技术是实现工业产业化的前提。以秸杆为原料生产乙醇是国内外十分关注的课题。

国内以农林废弃物为原料制备燃料乙醇的研究单位很多，并取得了可喜的成果。中科院过程所开发了秸秆酶解发酵燃料乙醇新技术，在不加酸碱的秸秆汽爆处理技术、秸秆固相酶解发酵气提分离乙醇耦合体系和纤维素酶固态发酵系统等方面

取得了多项自主知识产权，并完成了3000t/a秸秆发酵生产燃料乙醇的中试。

厦门大学通过化学诱变和物理诱变方法，对灰绿曲霉等分解菌株进行突变，获得高活力的突变株，其活性比出发菌株高50%，筛选的酵母菌株用于秸秆制乙醇转化率大于10%。利用灰绿曲霉对甘蔗渣、稻草秸秆进行分解，蔗糖的转化率可达40%，稻草秸秆的转化率达45%。

河南天冠集团与山东大学、浙江大学等合作，攻克了利用秸秆为原料制备乙醇的关键技术，使原料转化率超过了18%，完成了300t/a的中试。

山东大学开发了从原料玉米芯生产低聚木糖、木糖醇的技术，以废渣为原料的乙醇收率高达20%以上，已完成了3000t/a中试。

华东理工大学完成了600t/a以秸秆为原料生产燃料乙醇的中试。清华大学也完成了以秸秆为原料制备燃料乙醇的中试。

此外，中国农林科学院麻类研究所和陕西师范大学合作开展麻类纤维素预处理、糖化液酵解制备燃料乙醇的研究，将超临界二氧化碳、酶法脱胶、微生物发酵技术和酶工程有机结合在一起，该技术可使麻类、玉米芯和芦苇的总糖转化率达67%，糖醇转化率达43%。

这些研究为以农林废弃物作原料生产燃料乙醇打下了良好的基础。从现有的技术分析，采用酶水解技术更为合适。与酸水解相比，酶水解可在常压下进行，能量消耗低，产率较高。但是由于国内在酶生产技术、戊糖发酵菌株构建等方面还没有

取得根本性突破，生产技术尚未完全成熟。目前国内所进行的中试研究，每吨燃料乙醇消耗原料都在6t以上，生产成本在5000-6500元/t，还不适合产业化生产。据悉，今后在技术上的研究重点为：①原料的预处理技术。农林废弃物的主要成分是纤维素、半纤维素、木质素，只有纤维素能被降解转化为乙醇，因此要开发高效的原料预处理技术，从农林废弃物中获得最大量的纤维素。②开发高活性的纤维素酶。纤维素酶存在生产效率低和生产成本高的问题，目前生产1gal(1gal=3.785L)乙醇纤维素酶的费用为30～50美分，必须研究开发高活性的纤维素酶，使纤维素酶的成本降到5美分/gal乙醇才具竞争力。

③开发高效的发酵和分离提取工艺。目前燃料乙醇生产存在原料消耗、能耗高，转化率、收率低的问题，应开发高效的发酵和分离提取技术和工艺，降低原料消耗和能耗，提高转化率和收率。国际上，已有国家在研发试验以纤维素为原料的燃料乙醇生产技术，加拿大Iogen公司在纤维乙醇技术开发领域居世界领先地位,于2008年率先建成世界第一座工业规模纤维乙醇综合厂。壳牌投资4600万美元，建设年产20万t燃料乙醇的商业化生产线。德国正在开发使用木材和麦秆等生产高级柴油的技术。美国能源部也支持了一个投资巨大的纤维素乙醇中试及产业化攻关项目，旨在利用木材、稻草、玉米秸等纤维素废料生产燃料乙醇，其中仅发展高效纤维素水解酶技术的公司就获得能源部的3200万美元的政府拨款资助。

在国家产业政策的扶持下，我国正逐步开展以纤维为原料生产燃料乙醇的工作。