第二代生物燃料或将驶入“加速跑道”

2011年4月7日，国内成品油价格再次上调，这是今年的第二次上调。

而每当油价高企时，新能源的需求就借势高涨。

秸秆——一种农业废弃物，也是第二代生物燃料的原料，在新能源的大旗下，备受人们关注。第二代生物燃料的另一个称谓是纤维素乙醇，也被称为非粮生物燃料。

作为农业大国，我国拥有包括秸秆在内的丰富的生物质资源。众所周知，利用秸秆发展第二代生物燃料，对于解决当前石油资源短缺、增加农民收入以及减少环境污染等方面具有十分重要的意义。

4月8日，由中国科学院过程工程研究所研究员陈洪章主持的中科院知识创新工程重要方向项目“纤维素乙醇产业化关键技术研究及示范”项目通过了验收。

这是国内有关第二代生物燃料的一条利好消息。当记者了解到这一消息时，另一条有关第二代生物燃料的消息同样引起了记者的关注。

这是一条来自外电的消息。消息称，中石化拟与中粮集团及诺维信公司（Novozymes）于2011年6月开始在中国合产纤维素乙醇。诺维信中国区总裁Michael Fredskov Christiansen表示，会向中粮及中石化独家提供原料直至2013年，在于商业生产后，产能料可达到至少每年5万吨。

这两条消息对于纤维素乙醇产业化来说都是利好消息。那么，我国纤维素乙醇的产业化是不是从技术上来说，可以进入产业化阶段了呢？

陈洪章在接受记者采访时表示，其实，有关纤维素乙醇的研究，国内外已经开展很多年，但一直受制于其经济技术成本过高的难题。

据陈洪章介绍，秸秆在去除水分后，主要成分包括纤维素、半纤维素、木质素和少量灰分，比例大约为4：3：2：1。如果只考虑纤维素的利用，忽略其他成分，则没有达到秸秆的综合高效利用的目的。换句话说，只着眼于纤维素或单一组分的利用，则秸秆的价值就被低估了。

陈洪章带领的研究团队开展的纤维素乙醇研究，强调了生物质高值化利用，形成了具有自主知识产权的原创性技术。

这也是验收专家组给出的评价。来自北京大学、北京化工大学、首都师范大学、天津大学、中科院兰州化物所、中科院生态环境研究中心、中国科学院研究生院、中国食品发酵工业研究院等单位专家组成的验收专家组对该项目给予了高度评价，认为该项目以工艺工程一体化研究的总体思路为指导，通过多学科交叉和多种高新技术集成，创立了具有完全自主知识产权的经济合理的秸秆发酵燃料乙醇产业化关键新技术，最终实现了“3000吨/年秸秆酶解发酵燃料乙醇”示范生产线的连续稳定运转，并使秸秆乙醇的综合成本达到5200元/吨，形成了与粮食发酵燃料乙醇的经济竞争能力。

谈及这一课题的创新性，陈洪章表示，主要体现在三个方面：第一，针对秸秆原料组织和结构的不均一性和复杂性，提出了秸秆全生物量分层多级循环高值利用的思路，根据秸秆原料特性、转化过程及产品特性的关系，构建出利用途径和产品类型多样化的秸秆生物量全利用路线图；第二，从底物特性出发，研究秸秆这类复杂固相底物与纤维素多酶复合体系之间的构效关系，提高秸秆纤维素底物对酶的可及性，构建针对秸秆底物的多酶复合体系，提高纤维素酶解效率，从而降低纤维素乙醇酶制剂的成本；第三，对纤维素乙醇产业化中的关键技术及其设备的放大规律进行工艺工程一体化系统研究，创建了具有自主知识产权的工程装备。

对于同行的进展，陈洪章及其团队也在关注。他告诉记者，他对诺维信公司与中石化、中粮集团关于纤维素乙醇产业化的合作和实施进度也有所了解。

诺维信公司是全球最大的酶制剂公司，一直致力于降低纤维素乙醇生产中纤维素酶的成本。

诺维信公司总裁兼首席执行官李斯阁去年来华参加与中粮、中石化的高层碰头会时曾指出：“几年前酶制剂成本高得吓人，生产1吨乙醇都是不可能的，现在来说成本已经下降到可以接受的范围内，因为技术有了突破，而且它的原料非常便宜，所以在目前情况下，酶制剂已经不是最大障碍，而工艺集成优化是最迫切的问题。”

陈洪章说，李斯阁提到的“工艺集成优化是最迫切的问题”，这可能是诺维信与中粮、中石化合作的难点之一。

陈洪章进一步介绍了他的团队的技术优势，一是在纤维素乙醇产业化关键过程及其集成耦合上，提出了全生物量分层多级循环高值利用路线；二是具有完全自主知识产权的关键技术及其配套的工程装备。具体来说，在纤维素原料预处理上，发明的低压无污染蒸汽爆破预处理技术及其装备，通过工程工艺一体化研究成功放大到工业装备，并成为固体废弃物物料的通用预处理平台；在纤维素酶生产技术上，发明了节水节能的气相双动态固态发酵反应器，实现了纤维素酶等的大规模纯种固态发酵，已成功放大到100m3，是世界上最大的规模；建立了110m3纤维素固相酶解—乙醇发酵—吸附分离三重耦合反应器，大大降低了乙醇的蒸馏成本。这些具有自主知识产权的工程装备大大提升了我国在纤维素乙醇产业化领域中的地位。

但陈洪章同时指出，纤维素乙醇的产业化是一个世界性难题，不是一个项目的完成就能够解决的。国内外许多研究机构都在致力于纤维素生物转化的关键技术突破及其产业化放大规律的研究。未来，按照秸秆组分分级分离定向转化的全生物量分层多级循环高值利用路线，纤维素乙醇的综合成本完全有再进一步降低的可能性，但是还必须依托关键技术之间的耦合集成。

那么，纤维素乙醇产业化还面临哪些方面的困难？

陈洪章认为，一是需要探讨合适的产业化规模，并配套建立从原料到产品的各个环节的关键过程及其装备；二是市场和政策的不确定性，特别是，中国目前在生物乙醇上的发展方向和目标尚不明确。

陈洪章特别强调了政策的重要性。据他介绍，当前，世界各国对纤维素乙醇的研发都非常重视，给予大量资金支持。除投入资金外，美国政府还对纤维素生物燃料提供补贴及贷款等优惠。此前，我国政府基于“不与人争粮”的考虑，对纤维素乙醇的发展并未给予明确的政策支持。

不过，这一状况有望得到改变。就在4月26日，国家发改委发布了最新产业结构调整指导目录。非粮生物质燃料生产技术开发及应用也成为本次目录中新增新能源板块的鼓励项目之一。

这为我国第二代生物燃料的发展注入了政策活力。未来，如果有更多的支持政策出台，纤维素乙醇产业化或将真正驶入“加速跑道”。

来源：科学时报 作者： 张虹 　

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