木质原料制取先进生物燃料正处在大_省略_化的前夜_迎接生物能源第二波浪潮_程序要点分析.pdf

木质原料制取先进生物燃料正 处在大规模产业化的前夜 ——迎接生物能源第二波浪潮 1 2 程 序 ，石元春 （1. 中国农业大学生物质工程中心，北京 100193；2. 中国农业大学，北京 100193） [摘要] 近年来在欧美国家和地区出现了一批基于热化学平台、糖平台和羧酸盐平台的新型液、气生物燃 料企业。其原料和技术路线与先前第一代生物燃油乃至第二代纤维素乙醇所采用的水解-发酵或酯交换 工艺完全不同。突出的特点是使用木质纤维类原料，因而能将原来不能充分利用的木质素及半纤维素所 含的能量（约占总能的四成）也转化入最终的生物合成油/气之中。从而为大规模利用林木类废弃/剩余物、 能源林/灌木和木变油/气提供了前所未有的机遇。当前这些技术绝大部分已通过中试和示范规模的验证， 经济可行性较强，正处于大规模产业化的前夜。用它们制取的多种先进生物燃料还有两个非常大的优点， 即均属于所谓的“直接使用”类燃料，能以任何比例与常规汽、柴油掺混，或完全单独用于现有的发动机（不 用改装发动机），亦无需像乙醇那样须有专用的储运设施；且均有70 %~90 %的CO2 减排效果。我国在此领 域也出现了好的苗头，在迎接全球生物能源第二波浪潮的激烈竞争中须也能够占有一席之地。 [关键词] 热化学平台；糖平台；羧酸盐平台；木质纤维类生物质；直接用的生物燃料；产业化 [中图分类号] TK6 [文献标识码] A [文章编号] 1009-1742(2015)01-0011-08 生物质从淀粉类、植物油脂类、纤维类到木质类原 1 前言 料转化为各种生物能源的过程。本文所讨论的是 近年来，由于主、客观的原因，我国刚开始成长 专指用木质纤维类原料通过非水解-发酵过程转化 的林业生物质能产业陷入了困境。林业剩余物成 为新型先进生物燃料的途径。为了通俗易懂，特将 型颗粒的热/ 电利用、以木本油料为原料的第一代生 通过这种方式制取生物燃料称为“木变油/气”。 物柴油和木质纤维类生物乙醇这三类品种不是市 世纪之交之际，欧美诸国都相继制定关于扩大 场或原料受限，就是经济效益一直不过关。与此相 应用生物能源的法律。《美国国家能源安全法》规 反的是，在若干欧美国家和地区，多种新型的木质 定，到2022 年须使用3.6 × 1010 加仑(1 加仑( 美)= 纤维类先进生物燃料的开发和新兴产业却欣欣向 8 10 3.785 412 L ，折1×10 t)生物燃油，其中须有1.6×10 荣，值得引起高度关注。 加仑的第二代纤维素乙醇。但由于对第二代生物 Biomass-to-liquid(BTL ，生物质变油)是从coal- 燃油特别是纤维素乙醇的研发近年来遭受重挫，很 to-liquid(CTL ，煤变油)演变而来的专业词，近年来 多国家的学者开始寻求新的途径。针对玉米乙醇 在欧美能源界被广泛应用。它泛指将一切形式的 在原料、净能产出及CO2 减排量上的缺陷和严重局 [收稿日期] 2014-02-20 [作者简介] 程 序，1944年出生，男，江苏无锡市人，教授，主要研究方向为农业生态学和生物质能；E-mail ：chengxu@ 2015年第17卷第1期 11 限性，以及曾被寄予厚望的木质纤维类(主要是秸秆 问世的FT 催化合成法。 和草)乙醇近十年来的研发进展速度远低于预期，美 BTL 技术克服了CTL 技术耗水量巨大、CO2 排 国国家环境保护局(EPA)在2009 年提出了“先进生 放量较多的致命弊端。需要开发的关键性技术包 物燃料”的概念。它是指除玉米乙醇和植物油基生 括能够适应多种生物质原料和快速、大量入料的高 物柴油这些所谓的“第一代生物能源”以外的一类 效气化炉，粗合成气的净化和调制，高效、持久性催 新型生物燃料。其生命周