新技术的不断应用,将使水解乙醇液体燃料在经济上更加具有竞争力。 美国能源部早在1978年就制订生物质燃料计划,涉及原料预处理、发酵及工艺研究,主攻目标之一是制取乙醇燃料。建立了年产2500吨乙醇燃料的示范厂,近年来,美国农业部林产品研究所、北卡罗来纳州立大学、纽约大学等都在进行这方面的研究。最近,美国能源部还支持了一个投资居大的纤维素乙醇中试及产业化攻关项目,旨在利用木材、稻草、玉米秸等纤维索废料生产燃料乙醇,其中仅发展高效纤维素水解酶技术的公司就获得能源部的3200万美元的政府拨款资助。80年代以来,日本通产省化学技术研究所、高崎原子能所、大阪工业技术试验所、协和发酵工业(株)、日立制作所、京都大学大木材所等均在多方面进行生物质能源的开发研究,并己兴建由纤维素生产乙醇综合工厂。
生物质裂解液化技术己被认为是最具发展潜力的生物质能技术之一。国际能源署(IEA)组织了加拿大、芬兰、意大利、瑞典、英国及美国的十余个研究小组包括Batelle、MIT等国际著名大学及实验室进行了十余年工作,到1995年初,己有20余套工业示范装置在运行中,最大处理能力为日处理生物质100吨。加拿大西安大略大学开发的生物质直接超短接触液化技术,大规模工业化生产成本仅为50加元/吨(约合300人民币元吨),是生物质液化技术重大突破,其技术经济评价表明,目前的生产成本已可与常规的石化燃料相竞争。此外,INTERCHEM建造了大型涡旋反应器。加料流量达1,35o公斤/时;德国TUBINGEN大学开发了低温裂解装置处理城市垃圾,加料流量达2,000公斤l时;美国太阳能研究所建立了不同工艺的生物质裂解油试验装置,产油率达70%左右。 近年来,植物油作为发动机燃料的试验又在兴起,以期能部分代替柴油,节约石油资源。英国正在研究应用基因技术,改良油菜品种,以期能够提高单位种植面积产量,结果表明,每公顷可收获3,000公斤油菜籽,加工后可获得1,375升的生物柴油。巴西在1980年曾颁布了一项应用植物油燃料的国家计划,目的在于加快植物油代替柴油的进程,重点利用包括蓖麻油、椰子油、可可油在内的多种植物油,计划替代16-20%的柴油用量。1991年澳地利在阿沙赫地区兴建了一座年产10,000吨生物柴油的生产线。美国、法国和德国等一些发达国家都在加紧植物油能源利用的开发和研究工作。
3.4能源作物
欧盟认为,种植能源型作物(其中包括轮伐期短的速生林木)是解决欧盟农业生产过剩问题的唯一有效办法。为了探讨这种办法的有效性,欧盟已制订并实施了LEBEN计划.在巴西,按树已被广泛用作能源(木炭生产L能源用林的覆盖面积总计约200万公顷。另外还有200万公顷的林地种植着用于其他目的(主要是用于加工木浆、造纸)的树种,其中包括按树、松树及其他本地的或引进的树种。按树从种植到成树砍伐一般需7年的时间。砍伐后还会自然再生,通常是在重新栽种之前反复砍伐两次或更多次。
据报道,每公顷林地的年产量可达30~50吨。 甘蔗是世界很多地方都可以生长的作物,传统上都是用它作为生产糖和乙醇的原料。除此之外,它还是潜在的纤维素原料。澳大利亚利用他们新培育的优良甘蔗,通过对甘蔗中的糖份进行发酵,每吨甘蔗可生产90升乙醇。在巴西,已有12个效益最好的乙醇厂,其种植的甘蔗产量己达到89吨/公顷,每吨甘蔗的乙醇产量为79升,这相当于每公顷土地每年的乙醇产量超过7,000升。我国年产甘蔗 6,000万吨以上,主要用于制糖业。 耶路撒冷莱蓟(atichoke)是一种块茎状植物,原生长在北美东部。它的生命力极强,能忍受恶劣条件,尤其是能在干旱、寒冷和土质相对贫瘠的条件下生长,是一种适合于在条件不良地区种植的优良品种。块茎内含有丰富的聚含物二二菊粉,它们在酸或水解酶的作用下生成果糖,然后将果糖发酵便生成乙醇。根据法国和美国的试验结果,每吨块茎可以生产85升乙醇,若每公顷生产40吨块茎,就相当于每公顷生产出300~400升乙醇。
另外,除了块茎,每公顷还可以生产7~8吨干叶蔓,由于它们能做燃料,因而可为乙醇加工过程提供部分能源。 甜高粱是普通高粱的变种,美国、巴西、南非、阿根廷、印度等国,都开展了培育和种植甜高梁及其生产燃料乙醇方面的研究与开发。甜高粱的汁液糖锤度已超过了当地的甘蔗品种,单位面积产糖量达到甜菜产糖量的2.5~2.7倍。自七十年代后期,我国陆续从国外引进了“丽欧”、“凯勒”、“雷伊”等若干个优良品种,并改良和试种成功。此外,甜高粱经压榨产生的纤维素残渣也可生产乙醇,如澳大利亚的“意达利”甜高粱,首茬每亩纤维残渣产量就达360公斤,二茬还可生产207公斤,也就是说每亩甜高粱可生产567公斤纤维素残渣,可产137升乙醇。这可使乙醇厂实施全年运行生产,即在甜高粱收获季节加工甜高粱秆生产乙醇,在冬季可用高粱籽粒和茎秆残渣或其他作物秸秆生产乙醇,这将大大提高酒厂的设备利用率和经济效益。以色列为确定甜高粱作为糖料作物进行了一系列的研究,结果表明,甜高粱的汁液质量良好,每亩可产糖230~330kg。欧洲生物能工业协会与中国农村能源行业协会已签署意向,拟在我国内蒙古呼和浩特和山东东营扩大甜高粱示范工程。


