中國燃料乙醇的應用現狀及推廣建議

秦漢俊，徐建東，開金龍，束震(.安徽國禎生態科技有限公司，安徽 阜陽 36000；.安徽國禎康泰斯生物科技有限責任公司，安徽 阜陽 36000)

0 引言

生物燃料乙醇已發展成為全球可再生能源領域的戰略性新興產業，具有循環經濟、環境友好等優點。2019年9月，我國有關國家部門聯合發布的《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》(以下簡稱《方案》)提出：到2020年，乙醇汽油在全國實現全覆蓋。同時《方案》提出：到2020年建成我國第一座5萬t/a的纖維素乙醇示范工廠，到2025年實現纖維素乙醇技術全面工業化[1]。

1 我國燃料乙醇發展應用現狀

目前，生物燃料乙醇生產技術按原料來源可分為3代，分別為以玉米、小麥等、甘蔗、甜菜等原料的第1代燃料乙醇；使用木薯、甘蔗等非糧經濟作物作為原料的第1.5代燃料乙醇；以農、林廢棄物(秸稈等)為主要原料的第2代燃料乙醇和以微藻為主要原料的第3代燃料乙醇技術。

1.1 第1代燃料乙醇

第1代燃料乙醇技術已比較成熟，在世界各國廣泛使用。隨著國內儲備陳糧減少，國家補貼和稅收優惠政策已取消，且存在與民爭糧等問題，尤其是近日與美國的貿易戰加劇，國內玉米一度達到2400～2500元/t，中國玉米供需情況及價格走勢如圖1所示，造成其經濟效益受到嚴重影響甚至虧損的局面[2]。

圖1 中國玉米供需情況及價格走勢圖

1.2 第1.5代燃料乙醇

第1.5代燃料乙醇主要以木薯等淀粉類非糧作物為原料，大規模種植于我國南方地區或通過東南亞等熱帶地區進口，但由于薯類纖維、果膠及支鏈淀粉含量高，造成薯類醪液黏度高，無法發酵生產高濃度乙醇，且淀粉利用率低[3]。木薯在中國大規模種植同樣存在“與糧爭地”的問題，進口則易國際貿易爭端導致其可獲得性受到限制，目前1.5代燃料乙醇技術未能大規模生產。

1.3 第2代燃料乙醇

據統計我國目前農作物秸稈總產量約為7億t，其中可收集量約為4.5億t，但秸稈利用效率不高，如安徽省常年糧食播種面積約1億畝，農作物秸稈常年可收集總量達4 800萬t，綜合利用率81.45%，但產業化利用量僅占利用總量的21%。以小麥秸稈、玉米秸稈等原料為主的第2代生物燃料乙醇技術越來越受到人們的重視。第2代燃料乙醇具有“不與人爭糧，不與糧爭地”等優點，將會是我國燃料乙醇產業化的主要方向[4-5]，木質纖維素乙醇的生產工藝如圖2所示。

1.4 第3代燃料乙醇技術

第3代生物乙醇主要利用藻類生產，技術尚不成熟，還遠未達到工業化生產水平。該技術路線是利用藻類等高效光生物反應器為原料生產燃料乙醇，具有生產周期短、光合效率高、吸收大氣中CO2等優點，目前正處于研發起步階段。在工程藻株開發、有害生物污染控制、低能耗微藻收集、高抗逆性的菌種培育等技術有待突破[6]。

圖2 木質纖維素乙醇生產工藝流程簡圖

2 我國燃料乙醇產業化推廣現狀

我國生物燃料乙醇自2002年開始試點，雖然時間不長，但發展速度很快，已發展成為僅次于美國和巴西的世界第三大生物燃料乙醇生產國和應用國。預計到2020年汽油表觀消耗量為1.26億t，根據乙醇汽油添加比例燃料(乙醇與汽油比例=1∶10)計算所需燃料乙醇1 260萬t；2030年汽油表觀消耗量為81億t，所需燃料乙醇1 810萬t[7]。而我國國家能源局行業統計顯示：截至2019年，我國燃料乙醇年產量為284萬t，產能缺口高達976萬t。其中重要原因分析如下：一是玉米等原料持續走高導致一代燃料乙醇的生產成本陡然提升；二是纖維素酶和半纖維素酶及能同時利用混合糖乙醇發酵優化(共占20%～30%)及高效秸稈預處理技術等受限[8]。

3 產業化發展建議

由于燃料乙醇產業在經濟、社會、環境中的多重貢獻，為加速我國生物燃料乙醇產業化升級，提出以下產業化建議：

(1)制定燃料乙醇調價機制(參照成品油調價機制)，設定保底價，加速我國生物燃料乙醇行業的產業化。

(2)建立燃料乙醇行業聯盟，規范行業秩序。高昂的生產成本，導致我國燃料乙醇行業在國際競爭中處于弱勢地位。一旦進口燃料乙醇大批涌入國內市場，國內生產企業若不能“抱團取暖”，不僅行業很難做大做強，甚至連生存都難以保障，因此必須建立行業聯盟，嚴格行業行為準則，促進行業健康有序發展。

(3)加快纖維素乙醇關鍵技術突破加強產學研合作。我國的纖維素燃料乙醇技術雖然取得了不少成果，但其經濟性有待進一步提高。我國的企業、科研院所和高校應聯合，在纖維素原料預處理技術、纖維素酶活性、高效共發酵基因工程菌和提高乙醇產率和降低分離能耗應加強產學研合作，加快我國纖維素乙醇關鍵技術的突破。

(4)加快促進木質纖維素多聯產綜合利用示范。對農作物秸稈中的纖維素、半纖維素和木質素等組分進行高效分離，梯級利用，將其分別轉化為不同的產品，實現充分利用、增加附加值。安徽國禎集團股份有限公司與康泰斯(上海)化學工程有限公司等聯合成立合資公司，旨在利用引進德國 Sunliquid技術，投資約10億元在安徽省阜陽市建設一套農業廢棄物生產纖維素-醇-電-熱的裝置，產能為50 000 t/a，目前正在推進項目前期工作。該項目為酶就地生產系統，建成后將進一步延伸安徽國禎生態科技有限公司生物質“熱-電-土壤修復劑”三聯產產業鏈，共同形成國內首家“生物質資源綜合利用產業園資源循環利用”的示范產業園。

4 結論與展望

在中國經濟社會轉型背景下，工業化、城市化步伐將會加快。與此同時，我們面臨的能源供應緊張和環境惡化問題更加嚴峻。目前第2代燃料乙醇和第3代燃料乙醇與國際先進水平的差距較大，尤其是在與美國貿易競爭擴大的背景下，纖維素燃料乙醇產業化是國家戰略性舉措，對保障國家能源安全至關重要，對其關鍵技術研發和產業化應用迫在眉睫。我國應把握機遇，迎接挑戰，在第2代燃料乙醇和第3代燃料乙醇領域持續投入，多級聯動，加速燃料乙醇產業化升級。