介绍国内外生物乙醇汽油发展形势，对该产业的发展前景进行了讨论。

　　生物乙醇汽油已成为新燃料潮流中的代表。这一趋势主要基于应对石油危机的到来；为过剩的农作物提供新的产业化市场。

　　环境污染、全球变暖和能源短缺已经使可持续发展成为当今世界各国所面临的最大挑战。为了逐渐摆脱对石油的过度依赖，减少温室气体排放，许多国家纷纷寻找石油的替代能源。我国是仅次于美国的能源消费大国，每年需要从国外进口大量的石油。预计2020年我国石油消费量最少需要4.5亿t，届时石油对外依存度可能达到60%，因此确保国家能源安全具有重大的战略意义。

　　随着人类的发展和社会的进步，人们更加关注环境问题。石油和天然气在使用过程中会产生大量有毒气体，由此导致全球气候的变化，以生物质为基础的液体燃料利用，可以明显减少温室气体排放，以在汽油中添加10%的燃料乙醇为例，将可减少25%-30%的CO排放，分别减少6%-10%和20%的C02和氮氧化物排放。

　　1 生物废料生产燃料乙醇

　　农作物秸秆是木质纤维素资源的重要组成部分，我国现有可利用的农作物秸秆资源在7亿t／a左右，但是利用率不到5%(主要用于造纸)。利用“绿色生物化工”技术将其转化为乙醇等，则可创造数百亿元的价值。生物质资源的转化和利用，“绿色化学”和技术将是大有作为的。

　　国外开发的工艺是以纤维素为原料，综合利用造纸废液、木屑、木材、秸秆、稻草、籽壳和城市垃圾中所含的大量纤维物质等可再生木质纤维类原料(主要含纤维素、半纤维素和木质素三大组分)生产燃料乙醇。美国普渡大学用木糖异构酶将木糖转化为木酮糖，木酮糖可被酵母发酵为乙醇。日本优选的菌种可将木糖及纤维二糖转化为乙醇和葡萄糖。

　　美国开发的70%浓酸解法，是在较低的温度和压力下，将高聚糖水解成单糖，单糖收率97%。利用农作物秸秆、木屑、废纸是木质纤维素类生物质工业转化的一个重要方向，主要生产工艺过程包括原料预处理、纤维素水解、五碳糖与六碳糖发酵、乙醇分离。

　　新工艺能在30℃的较低温度下进行，使水解和发酵同时发生。工艺最大的优点是能够降低生产成本，比现有技术的工艺费用节省了3-4倍；是今后技术开发的一个重要方向。

　　为实现乙醇发酵连续化，可以采用对乙醇进行原位分离的乙醇发酵与渗透蒸发膜分离技术的耦合。

　　生物法生产乙醇具有反应条件温和，节能的发展优势。采用膜法处理工艺无废水排放，排除对环境污染；从精馏塔顶得到的工业乙醇直接进入膜组件，渗透余液(无乙醇的水)的热量又可以回收利用，热能消耗小，不需费用很大的化学添加剂，如采用苯为恒沸剂的恒沸精馏。

　　由于能将燃料乙醇所需的酶制剂成本减少到2.642-4.753美分／L，扫除了运用生物废料生产燃料乙醇的主要经济和技术障碍。维信(Novozymes)公司宣布，纤维素酶的生产成本可降到5.284美分／L以下，并将实验室条件下生产燃料乙醇所需的酶制剂成本减少到2.642—4.753美分／L，扫除了用生物废料生产燃料乙醇的主要经济和技术障碍。

　　新技术的突破需要多学科的交叉、融合以及从基础研究、应用研究到产业化研究的联合攻关，此外还需要国家政策支持和资金投入，使木质纤维素燃料乙醇的生产技术更加成熟，生产成本能与汽油、天然气相当或更低。到那时，木质纤维素乙醇不但可以作为燃料乙醇，同时可以作为工业化学品的前体，部分或完全取代石油、天然气等不可再生资源在全球大规模使用，实现人类、资源、环境的可持续协调发展。

　　燃料乙醇的使用对发展农业有重大意义。目前，世界上燃料乙醇大部分是以甘蔗、玉米、薯干和植物秸秆等为原料糖化发酵制造的。其生物质的量完全抵得上石油的消耗量。世界各国，尤其是美国、加拿大、德国、瑞典、日本等发达国家，都在致力于开发清洁高效的生物质资源利用技术，以达到保护矿产资源、保障国家能源安全、实现C02减排和经济可持续发展的目的。

　　据美国能源部门预测，2015年由木质纤维素制燃料乙醇有望在技术和经济性上过关，实现工业化生产。若要实现生物燃料的持续发展，必需越来越多地从非粮食作物及秸秆、谷皮，甚至是木屑所含生物质中制取。将廉价的生物质资源转化为有用的化学工业品和燃料是发展我国绿色化学的战略目标。木质纤维资源是地球上现存量最大的生物质资源，也是当前利用率最低的资源，是各国新资源战略的重点之一。

　　按照目前已探明的世界石油储量和开采速度，全球石油的平稳供应只能维持40年左右，发展可再生能源特别是生物能源，是解决能源危机的重要出路。燃料乙醇由于成熟的生产应用技术和丰富的原料来源成为世界各国首选的生物能源，但目前的燃料乙醇主要是由粮食转化而来，它们虽属可再生资源，但生产受到粮食产量的限制。为解决这个问题，全世界都将目光集中在产量大、来源广的纤维质原料。利用秸秆等农林废弃物生产燃料乙醇，不但可以解决燃料乙醇生产原料的不足，还可以解决农林废弃物的出路，减少农林废弃物对环境的污染。

　　从世界石油资源储量和消费量看，全世界尚能开采的石油约2万亿bbl，全世界每天的石油需求量为7485万bbl。因此，全世界石油资源最终将枯竭，人类面临必需用新的能源代替现有的石油。生产燃料乙醇，其原料秸秆是地球上取之不尽的再生资源.为人类提供了新的能源，具有较好发展前景。乙醇汽油被誉为和汽油等“黑色能源”相对的“绿色能源”，从而发展乙醇汽油具有巨大的经济效益和社会效益。

　　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，欧盟汽油中再生乙醇的含量将从5%倍增至10%，汽车制造商甚至已允许汽油中乙醇的含量高达30%，生物燃料之所以变得更加具有吸引力，还因为在近年来原油价格偏高的形势下，生物燃料成为传统交通运输燃料的廉价替代品。发展中国家如中国和印度，也计划大力发展生物燃料。

　　2 生产现状

　　2.1国外

　　纤维素乙醇特别是利用农作物秸秆生产乙醇最有可能成为车用替代燃料，随着石油资源供应趋紧，纤维素乙醇的产业化研究已成为全球生物技术和可再生能源研究的焦点之一。　　在美国，纤维素乙醇的研究和推广已经纳入到国家战略的范畴。美国能源法案要求到2012年从纤维素

来源生产乙醇的比例占3%.到2022年达到44%。据此估算，美国到2012年需生产1.53GL纤维素乙醇(乙醇燃料需求总量估计51.1GL)，2022年达到60.0GL纤维素乙醇(乙醇燃料需求总量估计136.3GL)。为了推动目标的实现，美国能源部(U.S.Department of Energy)曾投资3.85亿美元，用于建造生产纤维素乙醇的工厂。2007年6月，美国农业部和能源部共同支持了3个纤维素乙醇产业化示范项目，即：Abeneoa公司在内布拉斯加州建设的以玉米秸秆作原料的乙醇生产厂、Broin公司在艾奥瓦州建设的以整个玉米(包括秸秆)作原料的乙醇生产厂和Iogen公司在爱达荷州建设的以麦秸秆为原料的乙醇生产厂。其中，Iogen公司的项目最大，生产规模将达189.3ML／a，总投资高达4亿美元，美国农业部和能源部共投资8000万美元。截至目前，美国能源部已经投资了12家即将建立示范和商业规模工厂的公司。为支持纤维素乙醇的产业化，美国政府免除了纤维素乙醇0.2668美元／L的税。

　　为占领未来生物能源的制高点，同时加上政府的支持，越来越多的公司参与到纤维素乙醇的产业化开发中去。2007年6月美国BP公司宣布将在10年内投入5亿美元，与加州伯克利大学、伊利诺斯大学合作，建设世界上第一个能源生物科学研究院，重点研究纤维素燃料乙醇。

　　美国Verenium公司纤维素乙醇工厂是美国第一个示范性的5.3ML／a纤维素乙醇厂，于2008年5月投入运行。Verenium公司期望把生产成本控制在0.5284美元／L，这将对谷物原料乙醇和汽油产生一定的竞争力。2009年该公司正在进行商业化规模的建设，将达到75.7—111.4ML／a生产能力。

　　2005年5月，加拿大政府核准投资5亿美元在萨斯喀彻温省建设纤维素乙醇年产量将为87.0ML的装置，于2011年建成。

　　迄今为止，全世界已有十几套纤维素乙醇的中试生产装置在运行。为了能够提高我国在新的资源竞争领域内的优势，尽快实现纤维素乙醇产业化已势在必行。结合我国资源匮乏的国情，在国内发展纤维素乙醇更加具有现实意义。

　　2.2国内

　　我国山东泽生生物科技有限公司采用中国科学院过程工程研究所技术，建立了3kt／a秸秆酶解发酵燃料乙醇产业化示范工程，包括5m3气爆系统、100m3纤维素酶固态发酵系统和110m3秸秆固相酶解、同步发酵吸附分离三重耦合反应装置以及配套设备等建设。

　　2008年4月河南天冠集团5000t／a秸杆乙醇项目在南阳市镇平县工业园区建成投入试运行，总投资6150万元。包括建设1万t／a纤维素酶和5000，秸秆乙醇生产装置一套，以及相关公用工程。根据现有5000t／a秸秆乙醇示范生产线试运行情况，每生产1t乙醇需要6.5—7.0t的秸秆。2009年建成1万t／a纤维素乙醇标准化示范工厂。

　　吉林燃料乙醇有限公司正在建设3000t／a纤维素乙醇生产装置，准备今年投产。在解决燃料乙醇的“口粮”的过程中，利用农作物秸秆生产纤维素乙醇正成为开发热点。

　　3 市场展望

　　我国燃料市场将需要大量的乙醇，该产品将占领市场份额的25%—30%。如果在汽油中添加10%的燃料乙醇，则可以替代360万t的汽油，这是一个巨大的乙醇需求市场。

　　我国于2005年全面推广乙醇汽油，预计到2010年需燃料乙醇640万t／a，发展燃料乙醇对保护生态环境、促进农业发展、增加劳动力就业机会、改善人们生活水平、提供战略物资、增加国防力量具有重大意义。

　　发展以经济、节能、环保、安全、舒适为特征的绿色汽车符合汽车工业可持续发展的原则和要求，我国国内民用汽车每年约消耗我国汽油总产量的85%，柴油总量的20%，油料供应问题日渐严重。国产单车污染物排放远高于发达国家，汽车尾气污染已成为大城市的主要污染源之一。因此，为了实现汽车工业的可持续发展，我国需要大力发展“绿色汽车”技术。

　　石化能源(石油、煤等)日趋枯竭，油价暴涨，环境污染及全球变暖问题严重，利用生物质能源取代化石能源已势在必行。全球每年有2000亿t光合成有机物，能量相当于全球每年消耗能量的10倍，但是目前利用率还不足每年消耗能量的7%。乙醇是一种可再生能源，将它按适当的比例调入汽油中可以提高汽油的辛烷值，增加汽油中的氧含量，降低汽车尾气中CO和碳氢化合物的排放。因此，世界上已有很多国家将乙醇作为汽油的调配组分，推广应用乙醇汽油。到2010年，美国计划将燃料乙醇年产量增加到2243万t；到2025年，75%的石油能源将被生物质能源所取代。欧盟、日本也在加速发展燃料乙醇，并且提出了摆脱依赖石油的日程表。

　　今天，以乙醇燃料为代表的“绿色能源”已经走到一个关键的十字路口，但它是一次挑战和一次产业转换的契机。

　　“十一五”末期，我国燃料乙醇的产能将从目前的102万t／a达到500万t／a，成为仅次于巴西、美国的第三大燃料乙醇生产和使用国。

　　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。2010年，我国可再生能源在能源结构中的比例将提高到10%，到2020年将达到76%左右。到2020年，我国需要在新能源领域的投资达8000亿元左右。我国致力于发展新能源将带来巨大商机。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。

　　在我国发展燃料乙醇势在必行。由于能源短缺，我国从1998年开始成为石油输入国。我国每年有6.5亿t废弃的秸秆，如果用于生产燃料乙醇，则乙醇年产量可以达到1.3亿t，相当于2.7个大庆油田产量，产值约为9450亿元。我国目前汽油的年消耗量超过6000万t，如果总消耗量的10%被燃料乙醇取代，每年至少需要600万t燃料乙醇。现在销售的欧E93号汽油中就含有10%的燃料乙醇。

　　我国计划汽油按照70%比例掺烧乙醇。目前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t／a，其中生物乙醇1500万t／a、生物柴油500万t／a。由此可以在2020年以前把我国石油的对外依存度控制在50%以下，提高我国的能源安全。(来源：《化学工业》2009年第10期 作者：汪多仁)