我国生物乙醇产业发展现状与前景预测

        内容提示：据CAS研究人员介绍，在2000年至2007年期间，全球用于运输燃料的生物乙醇产量增加了2倍多，与此同时，全球关于生物乙醇的出版研究文献增加了1倍多，中国、美国、巴西等国家在生物乙醇领域积极进行专利申请，这些趋势都说明了世界各国对生物乙醇的兴趣越来越大。据了解，生物乙醇是通过微生物发酵，把生物质转化成为燃料酒精，其可以单独或与汽油混合制成乙醇汽油，作为汽车燃料来使用。

        在我国一些加油站里，可以看到E93号、E97号乙醇汽油的身影。这个把汽油与生物乙醇按照一定比例混合而成的汽车燃料，在不改造汽车发动机的情况下，可以有效降低尾气中污染物的排放，减少对石油的依赖，因此已成为世界各国积极研发并推广应用的车用替代燃料。我国经过多年的研究和示范项目建设，也已在该领域取得了显著成绩。据美国化学文摘社（ChemicalAbstractsService，简称CAS）研究报告显示，2009年，我国研究人员发表的第一代生物乙醇相关专利文献占全球第一代生物乙醇相关专利文献的50%，第二代生物乙醇相关专利文献占到全球的37.1%，我国已跻身全球生物乙醇专利申请大国前三位。然而，记者通过采访了解到，在代表未来发展方向的第二代生物乙醇方面，我国在一些关键技术领域尚未取得根本性的突破，尤其是在酶制剂方面，对原料的转化效率并不高。而从国外企业手中买来的酶，其成本要占整个工艺生产成本的50%左右，直接导致了生物乙醇生产成本的居高不下。对此，业内专家表示，我国应加大研发投入力度，突破相关技术瓶颈，有效提高酶的转化效率，同时也可采取与国外企业合作的方式，不断完善生产工艺，降低生产成本，使生物乙醇的产业化之路迈出坚实的一步。

　　成绩　专利文献量位居前列

　　据CAS研究人员介绍，在2000年至2007年期间，全球用于运输燃料的生物乙醇产量增加了2倍多，与此同时，全球关于生物乙醇的出版研究文献增加了1倍多，中国、美国、巴西等国家在生物乙醇领域积极进行专利申请，这些趋势都说明了世界各国对生物乙醇的兴趣越来越大。据了解，生物乙醇是通过微生物发酵，把生物质转化成为燃料酒精，其可以单独或与汽油混合制成乙醇汽油，作为汽车燃料来使用。也正是因为它可以成为石油燃料的替代品，减少人们对石油的依赖，所以成为近些年来世界各国争相角逐的研发焦点。CAS通过对1969年至2009年生物乙醇方面的全球出版文献进行分析发现，中国、美国和日本已牢牢占据生物乙醇专利申请大国的行列，其中2009年，美国在生物乙醇方面的期刊文献总数高于其他国家，而中国在该领域的专利文献量居全球首位。“根据所需原料和原料加工成燃料的技术，生物乙醇可以说经历了两代变迁。第一代以玉米、小麦等粮食为原料，第二代以农作物秸秆、木材等非粮食为原料。而2009年，中国研究人员发表的第一代生物乙醇相关专利文献占全球第一代生物乙醇相关专利文献的50%，第二代生物乙醇相关专利文献占37.1%。”CAS研究人员在接受本报记者采访时表示。从我国在生物乙醇领域的专利文献量及其所占全球第二代生物乙醇相关专利文献的比例可以看出，我国已成为生物乙醇技术不断创新的主力军。

　　趋势　二代乙醇为发展方向

　　“以农业废弃物秸秆为原料的第二代生物乙醇是未来的主要发展方向。”河南天冠企业集团有限公司（下称河南天冠）总工程师杜风光向记者介绍，第一代生物乙醇存在“与人争粮”的问题，而第二代技术则是把秸秆等农林生物质中普遍存在的纤维素转化成乙醇，因此更具有可持续发展、费用低廉、低碳环保等优势，也更被人们看好。CAS研究报告中的数据也印证了这一点。该报告指出，在过去40年中，第二代生物乙醇研究比任何其他类别的生物燃料研究增长得都要快，尤其是在2000年至2009年期间，全球第二代生物乙醇的专利文献量增加了20多倍，目前很多国家都开始加快第二代生物乙醇专利商业化的步伐。我国在发展第二代生物乙醇方面具有一定的资源优势。据了解，保守估计，目前我国每年大约有2亿吨植物纤维素可用于生产生物乙醇，年产乙醇量在3000万吨左右，可将我国对进口原油的依赖度减少10%。除此之外，我国出台了一系列政策，加大了对相关企业的支持力度。在这种情况下，一批致力于发展生物乙醇的企业应用而生，他们在自主研发创新成果的基础上，积极构建示范生产线，在产业化道路上取得了一些阶段性成果。河南天冠就是这些生物乙醇企业中的一家。据了解，这家创办于1939年的企业，是目前国内最具代表性的燃料乙醇定点生产企业之一。“早在2006年，河南天冠的秸秆乙醇关键技术研究及产业化示范项目就被列为国家科技支撑计划和河南省重大科技专项，截至目前，我们已在该领域提交了10余件专利申请，主持起草了车用乙醇汽油、变性燃料乙醇等6项国家标准，并建成了年产1万吨秸秆乙醇示范生产线。”杜风光如是说。

问题　产业化进程步履维艰

　　尽管我国在第二代生物乙醇领域的专利数量较为可观，一些企业在开发应用方面也跃跃欲试，但产业化道路并未像想象中那样一帆风顺。“这其中的技术问题实在是太多了，产业化往前迈一小步都很难。”杜风光向本报记者表示。他所指的技术问题，主要集中在纤维素的分解技术方面。据了解，第二代生物乙醇的生产流程大致分为3个部分，首先对回收来的秸秆进行预处理，之后用“酶”对秸秆中的纤维素进行催化分解生成糖，最后再利用酵母菌将糖发酵成乙醇。其中对纤维素起到分解转化作用的酶是关键。而安徽淮北中润生物能源技术开发有限公司朱作霖博士表示，目前纤维素乙醇生产中，遇到的最大困难也是酶。他告诉记者，虽然国内企业在酶的研发方面取得了一些突破，但与国外企业相比，转化效率仍然不高，所以现在用的酶基本上是从国外企业手中买来的，酶的成本要占到整个工艺生产成本的50%左右，这也是目前国内整个生物乙醇行业面临的一道难题。此外，原料收集也存在一定困难。“6吨多的秸秆才能生产出1吨生物乙醇，所以对原料的需求量非常大。但秸秆季节性很强，不是每天都有，而且容易发霉变质，不适宜长期存放，这就给收割、运输、储存带来一些困难，这些困难也势必会影响到生产成本。”杜风光告诉记者。在酶制剂核心技术方面缺乏自主知识产权，酶价格的话语权不掌握在国内企业手中，整个工艺生产成本过高，是横亘在我国第二代生物乙醇产业化道路上的重要障碍。

　　对策　突破技术瓶颈是关键

　　记者在采访中了解到，目前我国第二代生物乙醇项目大都处于中试或示范阶段，与国外发展阶段基本相同。在这种情况下，我国企业应该如何突破关键技术瓶颈，改进生产工艺，降低生产成本，在第二代生物乙醇产业化进程中迈出坚实的一步？“这种突破不是技术上的从无到有，而是通过技术创新、技术进步来不断改进生产工艺，提高酶的转化效率，降低酶的使用量，从而降低生产成本，这就需要国内相关企业、科研院所加强合作，加大对酶技术的研发力度。”杜风光介绍说。对此，业内专家表示，生物能源领域的技术研发具有一定的特殊性，每一项技术研发都要投入大量的人力、物力和财力，而且研发周期长，示范过程中常出现很多问题，研发回报往往也不大。此外，企业还需要有扎实的研发基础，而这个基础的建立，需要长期的技术积累。所以我国企业在如何实现技术升级、提高酶的转化率这个问题上，应该根据自身发展和研发状况来决定。而在国外涉足生物乙醇的企业中，丹麦诺维信公司和丹尼斯克集团主要致力于酶制剂的研发与生产，二者在全球都具有较大的影响力。据中国科学技术信息研究所陈长益介绍，这两家企业在很多国家都提交了专利申请，申请重点涉及生物酶降解纤维素和木质纤维素、生产纤维素乙醇的生产工艺和相关酶制剂等技术。“像诺维信这样的国外大企业，在全球相关领域的市场份额占到了47%至50%，而目前我国在酶技术领域，还缺少这样的高端研发机构。”国家发改委能源研究所副所长李俊峰在接受本报记者采访时说。在这种情况下，与诺维信公司、丹尼斯克集团等国外企业合作也是国内企业解决酶技术的一个可行的选择。比如，在中粮集团与诺维信公司的合作中，中粮集团把酶的相关问题交由诺维信公司解决，自身则把精力放在了其他工艺的开发和优化上。据了解，2006年，中粮集团宣布与诺维信公司共同开发我国的纤维素乙醇市场，并计划在近几年内完成示范化项目建设，最终将产品推向市场。对此，中粮集团相关负责人表示，第二代生物乙醇的每一道工艺都面临着诸多技术困难，攻克难度也不亚于酶，而且这些技术涉及工程领域的方方面面，直接关系到产品成本，因此强强联手对加快产业化进程是有好处的。而对于如何解决原料收集方面的难题，国家发改委可再生能源处相关负责人建议，国内企业可采用分散的小作坊式建厂进行原料初加工，然后将半成品集中到大的生产厂进行最后提纯。（