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科學生活:非糧食乙醇能否解決石油危機?
中央政府門戶網站 www.gov.cn   2008年06月19日   來源:科技日報

    您是否在為石油價格不斷上漲而懊惱不已?在不久的將來這個問題或許可以得到解決。隨著非糧食類乙醇技術不斷獲得突破,乙醇對石油的替代率可能會更高。

    如今,各國的科學家都在為能夠取代石油的新能源而絞盡腦汁,非糧食類乙醇因其環保、成本低的優勢,正成為世界各國生物燃料産業創新的“燃點”。

    5月29日,國際經合組織與聯合國糧農組織在其發表的一份報告中稱,到2017年,全世界的乙醇産量將是2007年的兩倍,達到1250億升。該報告還指出,政策上的支持,油價的攀升,都會強烈影響未來對生物燃料的需求。而這種上升趨勢將導致全球糧食價格的繼續攀升和減小糧食在食物和飼料中的使用率。

    那麼,在未來10年,以家用和農林廢料為原料的第二代生物燃料究竟能不能取代糧食乙醇,實現大規模的商業生産呢?

    各國積極尋求石油替代品

    燃料乙醇作為汽油的一種新的替代品,因其更環保的特點越來越受關注。這種燃料當和普通汽油按1:9的比例混合後,不但不會影響汽車的行駛性能,還能減少有害氣體的排放量。

    然而,由於生物乙醇的生産原料廣泛採用甘蔗、玉米的糖分和澱粉等食用物質,供應量受到很大限制。不久前,一個國際科學家小組報告稱,發現了特殊真菌高效分解植物纖維的機理,這可能使生物燃料遭遇的“能源與人爭糧”難題得到破解。據英國《自然·生物工藝學》雜誌介紹,借助於破譯芮氏木霉基因組所獲得的數據分析發現,芮氏木霉有一些基因能夠編碼産生一種特殊的酶,這種酶能夠幫助把植物纖維素高效分解成單糖物質———生産生物乙醇的極佳中間原料。諾維信公司的科學家約埃爾·謝裏説:“利用這些信息將使利用纖維素大批量生産出生物燃料和其他化合物成為可能。”

    此外,日本本田汽車公司也與日本地球環境産業技術研究機構(簡稱:RITE)合作,共同開發出了利用植物非食用部分作為原料製造生物乙醇的新技術,並有望利用生物乙醇生産系統進行批量生産。這一最新的研究成果,確立了利用非食用的植物莖、葉等軟性生物有機物中包含的植物纖維素製造乙醇燃料的技術基礎。本田公司解釋,軟性生物有機物在狹義上是指家畜糞便、廢木材,以及去除了食用部分之後的植物殘渣等。這些物質原本是由生物通過光合作用,吸收二氧化碳和水生成的有機物,因此這些物質燃燒後不會增加大氣中二氧化碳的總量,屬於節能環保的原料。而植物纖維素是植物纖維質的主要成分,約佔天然植物質的2/3,因此原料來源很廣泛。

    利用後備土地資源種植作物

    最近幾年,全世界燃料乙醇生産的發展速度已超過石油生産,但在我國,生物燃料産業的發展還存在一些不確定因素。一方面是非糧食作物原料佈局分散,以目前的供應量很難滿足生物燃料大規模生産的需要;另一方面就是國內企業利用玉米等糧食作物生産生物燃料乙醇的技術比較成熟,但對以非糧食作物為原料的生物燃料技術還了解不足。我國現在80%的乙醇原料是穀類,如果消耗過多的玉米生産燃料乙醇,勢必會擠佔用於生産食物的耕地面積。為此國家提出堅持“不與民爭糧、不與糧爭地”的原則,開發利用後備土地資源,因地制宜地種植非糧能源作物。

    農業部規劃設計研究院高級工程師田宜水認為:“利用後備土地資源種植非糧能源作物,提高能源作物的單産以及間套種、替代種植等方式,2010年燃料乙醇的可供應量約500萬噸,2020年燃料乙醇的可供應量約2000萬噸,可以滿足近期發展需求。”

    國內甜菜生産乙醇突破瓶頸

    不久前,我國寧夏回族自治區傳出好消息,利用生物活性引透生産非糧食乙醇技術獲得了突破。據海口建權高新技術開發有限公司有關專家介紹,研究人員利用的不是傳統的酒精酵母,而是特定的生物複合酶,在自然溫度下一次性較為徹底地將甜菜磨漿後與渣料一同發酵轉化為乙醇,全部過程不經過高溫蒸煮、汽爆,基本不升溫,不添加任何化學藥劑,發酵時間大大縮短。轉化完成後,全部物質進入完全利用鏈,整個過程無毒無害。生産的渣料可直接作為飼料或經過簡單加工成為可降解材料、紙漿的原料。出酒後的醪液可反復用於稀釋原料或生産沼氣補充熱能。這種新方法不僅技術投資少,原料成本可降低約15%,而且出酒率可提高約16%,土地利用率可提高約20%,實現了生産燃料乙醇的低投資,低成本,低能耗。

    對於這種技術,專家指出,這種直接用甜菜為基本原料的生物活性引透技術很好地解決了燃料乙醇的原料和價格問題。由於甜菜可在沙地、鹽鹼地種植,並且可以與玉米、高粱套種,農民在旱地種植甜菜的每畝收益比種植其他農作物有了大幅提高,並且同時避免了與人爭糧、與糧食爭奪優質土地的弊端。

    田宜水認為,目前生物法生産的乙醇主要來自糖質和澱粉質發酵。面對世界人口的急劇膨脹和糧食短缺,直接用糧食生産酒精將受到限制,而利用非糧食原料制取燃料乙醇,被認為具有良好的發展前景。生物活性引透生産非糧食類乙醇技術,以甜菜為原料生産乙醇就突破了這個瓶頸,值得借鑒。(記者 蔣秀娟 實習生 馬俊虎)

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    從農林廢料中提煉生物燃料

    新華社洛杉磯6月15日電靠農林業廢料生存,分泌出可再生生物燃料的原料,這便是美國科研人員不久前開發出的轉基因細菌的專長,目前研究者正準備努力提高源於這些細菌的燃料的“産量”。

    據《泰晤士報》報道,位於美國加利福尼亞州的LS9生物科技公司的專家運用生物工程技術,改變了某些工業用酵母菌或大腸桿菌非致病性菌株的基因,並讓這些轉基因細菌參與一些農林業廢料的發酵。之後,這些細菌會分泌出特殊的脂肪酸,從中可提煉出生物燃料,供汽車等使用。

    LS9公司的研究者格雷格·帕爾介紹説,他和同事們因地制宜地採用不同農林業廢料發酵,在加利福尼亞州他們採用麥秸,在美國南方部分地區則採用木屑。

    LS9公司的實驗室利用一台容積約1000升的發酵機進行測試,生存于其中的細菌生産的原料每週可提煉約159升的生物燃料。

    但帕爾也指出,上述燃料距離投放市場還相差甚遠,目前他和同事正在考慮用巴西的甘蔗作為發酵物質,以降低成本,同時設計商業生産設備,以期在2011年擴大生産規模。

 
 
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