生物乙醇

生物乙醇概述

生物乙醇是以富含淀粉，糖分的生物质为原料通过发酵和蒸馏提纯制得的乙醇，属于可再生资源。生物质原料包括玉米，高粱，小麦，大麦，甘蔗，甜菜，土豆等含糖类和淀粉的农作物。此外城市垃圾，甘蔗渣，小树干，木片碎屑等纤维质原料也可用来生产生物乙醇。目前生物乙醇主要来自于谷物粮食发酵，该工艺生产技术已经相当成熟，但生产成本较高，且受到粮食安全等社会因素的制约。生物乙醇最廉价的智取途径是废弃的农作物秸秆发酵。生物乙醇可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。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。

全球现在使用生物乙醇做成ETBE（乙基叔丁基醚--一种性能优良的高辛烷值汽油调和组分）替代MTBE（甲基叔丁基醚），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。

目前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。

我国化石资源相对缺乏，必须大力发展生物乙醇燃料。一方面，我国面临能源短缺的压力。 2009年中国的石油对外依存度突破51.2%，到2020年中国石油需求量将高达4.5亿吨，其中2.5亿吨来自进口。近年国际油价大幅飙升，对中国经济造成了影响，利用可再生资源发展生物乙醇，可以部分替代常规能源，有效缓解能源短缺。另一方面，发展燃料乙醇是调整我国农业结构，提高农民收入的有效手段。生物质的利用可以带动农村经济，增加农民收入，促进农业的工业化、中小城镇建设、富余劳动力转移，缩小城乡差别。特别是可以有效地利用盐碱地、滩涂地、生荒地等，组织农村富余劳动力种植能源作物，促进农业产业的良性循环，形成一个长期、稳定、可控的生产和消费市场，为农业的产业化和解决“三农”问题探索一条新途径。另外，推广燃料乙醇还可以减少化石燃料对环境造成的污染，对环境起到保护和改善作用。用乙醇替代等量汽油，可降低汽车尾气有害物质和温室气体的排放，为实现我国碳减排的长期目标提供了支持。

目前我国生物燃料产品产业发展面临着一些问题，导致近年来我国生物燃料产业发展缓慢。尽管我国通过《可再生能源法》等法规支持生物燃料产业的发展，但是在法律中规定的生物液体燃料纳入石油燃料销售体系等方面，目前缺少实施细则而企业要进入这个行业有很多门槛，其中一个突出的例子是国家将生物燃料转化产业归类为高耗水、高耗能、高产污的“三高”产业，而很多地区限制“三高”产业进入产业基地，这无疑限制了生物燃料产业的发展。另外，我国生物乙醇原料种植、收集、储存、运输成本较高，原料的可持续供应比较困难，难以形成完整的产业链，为生物乙醇大规模的产业化运行带来了障碍。尽管我国是世界第三大燃料乙醇生产国，但与前两位的巴西、美国相比，在规模和技术上存在着很大的差距。2009年我国生物乙醇产量为172万吨，而巴西和美国已经超过了1０００万吨我国以玉米为原料的乙醇厂吨乙醇消耗玉米3.1 吨，耗水8吨，能耗折标准煤0.6～0.8吨，而美国以玉米为原料的吨乙醇能耗为0.4

吨标准煤；我国乙醇生产成本约为5836元/吨，而世界上生产成本最低的巴西以甘蔗为原料生产乙醇成本仅为1881元/吨。由于绝大多数乙醇由粮食生产，生产1吨乙醇需要3.1吨粮食，随着世界粮食短缺危机的出现，大量种植粮食的土地改为种植生物燃料作物，导致粮食减产，粮价上涨。虽然我国有丰富的非粮生物质资源有待开发利用，但这些作物普遍存在收集储运难题，生产中又有技术、工艺、设备不成熟等诸多问题，目前不论从研究还是开发的角度来看生物燃料争夺农田和水资源以及环境污染的问题还难以解决。

目前国务院已经确定了我国生物燃料的发展方向为在不得占用土地、不得消耗粮食、不得破坏生态环境的原则下，坚持发展非粮燃料乙醇。开发环保高效、农作物秸秆等非粮木质纤维类生物质，及其相应的燃料乙醇清洁生产技术，实现生物燃料产业可持续发展，是未来解决燃料乙醇原料成本高、原料有限的根本出路。除粮食外，我国其他可用于燃料乙醇生产的植物和原料还有很多，如甜高粱、甘蔗、甜菜、薯类等。随着技术的进步，以非粮为原料，吨乙醇的能耗低于0.5吨标煤，产品价格同比油品相当，可以保证我国燃料乙醇的竞争力。根据农业部规划设计研究院能环所的研究结果，到2020年，我国燃料乙醇生产潜力为1401万吨。

燃料乙醇是一种绿色可再生资源，随着科学技术的发展，粮食和各种植物纤维都可以加工生产出燃料乙醇，燃料乙醇的原料来源相当丰富，而且可以循环再生。

燃料乙醇的出现不仅仅减少了对石油资源的依赖，燃料乙醇还可以很大程度的改善汽车尾气污染和提升发动机燃烧效率。由于乙醇是燃油氧化处理的增氧剂，可以使汽油增加内氧燃烧充分，达到节能和环保目的。与用石油生产的汽油相比，生物乙醇在燃烧时释放到大气中的二氧化碳要少得多，最高可使二氧化碳的排放量比汽油减少90%。另外，乙醇具有极好的抗爆性能，辛烷值一般都在120左右，它可有效提高汽油的抗爆性(辛烷值)。

不过在现有汽油发动机上，单纯的换用燃料乙醇也会在燃烧值、动力性和耐腐蚀性上产生一定的性能下降，并不能很好体现燃料乙醇的优势。因此燃料乙醇专用发动机便应运而生。

通用公司在上海车展上展示了使用E100纯生物燃料乙醇的萨博Biopower100概念车，这台针对燃料乙醇特殊改进的概念车向世人证明了燃料乙醇的真正实力。

它采用2.0升直列四缸排列，配合涡轮增压技术，并且这台特殊的纯燃料乙醇(E100)发动机达到了量产水准。其最大功率高达220kW，最大扭矩可达400Nm。萨博Biopower100概念车从静止加速到100km/h 仅需6.6秒。高达110kW的升功率充分证明了生物燃料技术的潜力。体积小巧、动力强劲的发动机同样可以使用再生能源，并且实现清洁排放，这足以让人们对燃料乙醇动力性弱，实用性低的传统认识发生改观。