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甘蔗乙醇:巴西新能源的一颗明珠

文章来源:科技日报 | 发布日期:2008-12-29 | 作者:未知 | 点击次数:

巴西土地资源丰富,地处热带、亚热带地区,盛产甘蔗,早在30多年前,巴西人以甘蔗为原料,发展甘蔗乙醇作为汽车燃料的替代品,其间经历了艰难与曲折。在当今世界石油价格高企,不可再生的化石能源日渐稀少,化石燃料的废气排放对气候变暖的影响日益为人们所重视的形势下,巴西的甘蔗乙醇燃料,以其废气排放低(其二氧化碳排放量比化石燃料低90%)、价格低廉(目前甘蔗乙醇一升的生产成本为0.2美元)、原料丰富且可再生等优势,像一颗璀璨的明珠,引人注目。回顾巴西的甘蔗乙醇发展史,或许有一些值得我们思考的东西。      

驱车行驶在巴西的城市中和高速公路上,处处可见加油站,十分方便。巴西的加油站一般均备有四个品种的汽油燃料供应,第一种是标准汽油,第二种是标准乙醇,第三种是掺添加剂的标准汽油(即在标准汽油中掺加一定比例的添加剂,以保持汽车油路系统清洁及减少废气排放),第四种是保险汽油premium。标准汽油和掺添加剂汽油的辛烷值标号均为87号,保险汽油的辛烷值标号为91。巴西法律强制性规定,所有品种的汽油中均须掺加一定比例的乙醇,目前掺加乙醇比例为25%。巴西的汽车95%为可变燃料汽车FlexFlue,可用上述四种燃料中的任何一种,或任何比例的汽油与乙醇的混合燃料。  

甘蔗小史  

巴西的乙醇燃料从甘蔗中提取,甘蔗是禾本科甘蔗属植物,产于热带、亚热带地区。茎秆含糖量为干物质重量的55%—70%,加工时,将榨出的甜浆汁经浓缩制得的蔗糖结晶,是人类必需的食品,在医药、工业各方面有着广泛的用途。蔗渣可以酿酒,制酒精或作饲料和肥料,也是很好的造纸原料和燃料。  

关于甘蔗的起源,一般有三种说法,一是起源于印度,二是起源于南太平洋的新几内亚,三是起源于中国。  

中国是世界上古老的甘蔗种植国之一,甘蔗栽培具有悠久的历史。早在公元前四世纪,我国就有种植甘蔗的历史记载。东汉张衡《七辩》一文已有“沙糖”之称。南朝陶弘景《名医别录》记有“蔗出江东为胜,庐陵亦有好者。广州一种数年生,皆大如竹,长丈余,取汁为沙糖,甚益人。又有荻蔗节疏而细,亦可啖也。”记载了甘蔗品种和栽培地区,甘蔗可制砂糖亦可生吃。有关甘蔗的描述在中国古代文献中屡见不鲜。至唐朝大历年间已有制冰糖的记载。  

甘蔗是甘凉滋养的食疗佳品,古往今来被人们广为称道,就连那些清高儒雅的文人墨客们对其也情有独钟。唐代诗人王维在《樱桃诗》中写道:“饮食不须愁内热,大官还有蔗浆寒。”而大医学家李时珍对甘蔗则别有一番见解,他说:“凡蔗榕浆饮固佳,又不若咀嚼之味永也。”将食用甘蔗的微妙之外表述得淋漓尽致。  

巴西的甘蔗种植  

大约500年前,糖在欧洲的价格比金子还高,因为气候问题,甘蔗在欧洲无法种植,其产量不能满足市场的需要,甘蔗种植成为一项非常赢利的产业。由于对航海技术的掌握,葡萄牙人开始积极投身到大航海活动中,以寻找新的大陆。其中的意图之一就是希望能在新的土地上种植甘蔗。葡萄牙贵族、探险家马丁·阿丰索·德索萨的探险活动(1530年—1532年)将甘蔗种植引入巴西。  

最初,甘蔗主要在热带炎热、潮湿气候下含碱的土地上种植,劳动力主要是非洲奴隶。在巴西,种植甘蔗的主要地区最初是伯南布哥州,那里建立了巴西第一个甘蔗种植中心。之后,甘蔗种植推广到巴伊亚州、里约州和圣保罗州等地。葡萄牙由于糖的贸易而致富,导致巴西第一个经济高涨周期“甘蔗高涨周期”。这刺激了法国人、西班牙人和英国人在中美洲开始种植甘蔗。  

许多榨糖厂拔地而起,包括巨大的房屋,糖厂主人及其家人和奴仆居住在那里,还有教堂、奴隶工棚、榨糖厂主人拥有的设施齐备的榨糖车间。许多榨糖厂的主人同时也是甘蔗种植园的主人,同样十分赢利。而那些没有榨糖厂的地主,不得不利用就近的榨糖厂加工其甘蔗,他们只能得到加工的一半。  

当时加工甘蔗首先是将甘蔗碾磨,即用水力或畜力推动的轧辊把甘蔗轧扁。取得甘蔗汁后送入火房,让甘蔗汁在铜质容器中浓缩成透明状,之后,送入提纯室提纯,让甘蔗汁成为原糖,便可进入巴西国内市场交易。到国外市场交易或运往欧洲港口时,应把原糖粉碎、焙干并打包。  

乙醇业在艰难中起步  

巴西最初的甘蔗种植者们大概没有想到,500年后,甘蔗除了榨糖外,还开辟了一个具有更为广阔前景的用途,制造乙醇作为替代汽油的燃料。  

巴西的甘蔗乙醇业起步于20世纪70年代。1973年和1975年的两次石油危机,使石油不能自给的巴西处于十分困难的境地。由于外汇的缺乏,无法进口充足的石油,巴西经济濒于绝境。1975年,巴西政府制定了“全国酒精计划”,鼓励利用甘蔗生产酒精替代石油。世界银行向巴西的甘蔗业投入巨大资金,扩大了生产酒精的甘蔗种植面积。   [NextPage]

巴西从甘蔗提取乙醇的能源平衡值是从玉米中提取乙醇的5倍,具有明显的优势。甘蔗生长所需化肥少,对环境污染小,而玉米生长则需要大量化肥,很多化肥随雨水流入河里,污染了环境。甘蔗乙醇是用甘蔗提炼出的蔗糖直接发酵而成,玉米则需先把淀粉变成糖,然后再蒸馏提炼乙醇。  

为了推广甘蔗乙醇的使用,1977年,巴西政府强制推行在汽油中加入20%%乙醇(E20)。这项政策要求所有的加油站都提供乙醇泵,同时对正常汽车发动机作微调使其可用E20,即汽油—乙醇混合燃料。从1979年起,巴西开始生产100%%用纯乙醇的E100的汽车。1984年,在巴西生产的适用酒精的汽车达到汽车总产量的94.4%%。甘蔗酒精的生产初战告捷,进入了其第一个高潮期。  

曲折的发展进程  

然而,自1986年始,石油危机对巴西经济的影响降低。此外,旨在限制通货膨胀的国内经济计划导致了酒精燃料汽车产量的下降,1989年开始酒精出现供应危机。到2001年,国内酒精汽车年产量下降了1.02%%。世界糖价也在此时出现暴涨而油价下跌。巴西的甘蔗加工厂立即抛弃提炼乙醇转为直接生产蔗糖,结果乙醇产量急剧萎缩,加油站乙醇供应断档,乙醇汽车大量抛锚。巴西的乙醇战略顿时陷入低谷,人们认识到,不管是乙醇还是汽油,单一燃料引擎都受制于

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