秸秆制生物乙醇

论生物乙醇的可行性

1.传统能源问题

目前世界主要能源是石油，而石油产品在其生产和使用过程中对人类本身以及整个全球环境的危害是巨大的,包括对全球气候的影响。以石油产品之一的汽油为例来说,其在燃烧过程中释放的大量汽车尾气中含有150～200种不同的化合物,主要有害成分为:未燃烧或燃烧不完全的CH、NOx、CO、CO2、SO2、H2 S以及微量的醛、酚、过氧化物、有机酸和含铅、磷汽油所形成的铅、磷污染物等。其中: CH、NOx 是产生光化学烟雾的污染源。发生在20世纪60年代,令世人注目的洛杉矶烟雾正是汽车尾气所造成的空气污染的典型实例。酸性气体SO2、NOx 经过云内成雨过程还会导致酸雨的形成,而CO2是最重要的温室气体,对地球环境造成了一系列的连锁反应。有调查表明:中国城市中10. 45%的儿童血铅水平超标，而儿童通过呼吸从大气中摄入的铅有50%是来自于汽车尾气。与此同时,明显上升的呼吸系统疾病发病率及不断增加的肺心病和肺癌患者死亡率与严重的大气污染密不可分。这正是石化燃料在其生产使用过程中所引起的空气污染向人类自身健康亮出的黄牌警示。

因此近年来,全球各国出于加强能源安全、减少温室气体排放和促进农业发展等多方面的考虑，积极鼓励生物液体燃料发展。随着生物乙醇发展规模的迅速扩大，其发展对农产品价格、粮食安全与环境等方面的影响开始凸显，并引起了各国政府和学术界的广泛关注。

2.秸秆的结构及可现状

综合我国国情，作为一个农业生产大国，农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源。农作物秸秆是籽实收获后剩留下的含纤维成分很高的作物残留物，包括禾谷类、豆类、薯类、油料类、麻类、以及棉花、甘蔗、烟草、瓜果等多种作物的秸秆，是农作物的主要副产品, 是自然界中数量极大且具有多种用途的可再生生物质资源。秸秆蛋白质含量约为5%，纤维素含量在30%左右，还含有一定量的钙、磷等矿物质。据联合国环境规划署报道，世界上种植的农作物每年可提供各类秸秆约20 亿t, 我国农作物秸秆年产量为7 亿t左右，列世界之首，折合标准煤量3. 53 亿t，占全世界秸秆总量的30% 左右。我国每年农作物秸秆资源量约占生物质资源量的近一半。

3.我国对秸秆处理的现状

农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源，但是长期以来由于受消费观念和生活方式的影响，我国农村秸秆资源完全处于高消耗、高污染、低产出的状况，相当多的一部分农作物秸秆被弃置或者进行焚烧，没有得到合理开发利用。据调查，目前我国秸秆利用率约为33% ，其中大部分未加处理，经过技术处理后利用的仅约占2.6% 。近几年我国粮食主产区出现了较为严重的焚烧秸秆污染。每到夏秋收获之际，浓烟滚滚，这种处理方式不仅浪费了宝贵的自然资源，造成了环境污染，也造成了事故多发，对高速公路、铁路的交通安全及民航航班的起降安全等构成了极大威胁，并对人类健康和安全造成了严重危害，已成为一大社会问题。

因此综合污染治理以及资源利用，提出对秸秆转化成生物乙醇的可行性讨论。

4、秸杆生物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。

5、生产技术概述

以秸杆为原料生产乙醇的工艺为:秸秆→预处理有酸处理法、蒸汽爆破法、湿氧化法等→水解工艺有稀酸、浓酸、酶水解→发酵有同步糖化发酵法、固定化细胞发酵、木糖发酵→出池→蒸馏→脱水→变性处理→燃料乙醇。

6、项目的经济分析

燃料乙醇售价受制于汽油的价格波动。目前，国家对燃料乙醇实行特殊定价政策并且有专门财政补贴以使市场上燃料乙醇价格略低于汽油价格，从而增强燃料乙醇相对于汽油的市场竞争力。燃料乙醇的价格是按照汽油价格的0.9111倍确定的，所以销售燃料乙醇的实际收入包括两部分，即汽油价格的0.9111倍和政府补贴，即实际收入0.9111×汽油价格+政府补贴。因此，如果取得国家补贴，则肯定是有利益的。

综上所述，以秸杆为原料生产生物乙醇具有环境友好和可再生双重属性，能够永续利，,是一个具有巨大潜力的新经济技术领域，是解决生物乙醇粮食原料成本高、原料有限的根本出路。它不但实现了废物资源化、无害化、减量化和再生化，今后还将承担起改变中国能源结构的巨大重任。随着科学技术发展，实现大规模以秸杆为原料生产生物乙醇必将成为现实，会迅速遍布全国，呈现激烈的竞争态势，

进入蓬勃发展的新阶段。

参考文献：

[ 1 ]石磊, 赵由才, 柴晓利. 《我国农作物秸秆的综合利用技术进展》 [ 2 ]刘丽香, 吴承祯, 洪伟, 等. 《农作物秸秆综合利用的进展》

[3 ]吴树栋. 我国农作物秸秆综合利用现状

[ 4 ] 张帅明,戴耀华,谢晓桦,等. 中国15城市儿童血铅水平及影响因素现状调查. 中华流行病学杂志, 2005, 26 (9) : 651～654.

[ 5 ] 张立,宋国云. 儿童血铅水平与其影响因素的相关性. 中国民康医学, 2006, 18 (10) : 833～834.

[ 6 ] 马雁军,齐丽丽,杨洪斌. 大气污染对呼吸系统疾病的影响分析研究. 辽宁气象, 2002, (2) : 33～34.