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李十中:中国燃料乙醇产业发展技术路线图
来源:中国工程院能源与矿业工程学院 阅读次数:1587 发布时间:2007/9/29 11:40:00


2007年6月9日中国工程院能源与矿业工程学院主办的主题为“中国生物燃料乙醇产业化发展
战略研讨会”在北京钓鱼台举办。图为清华大学教授李十中先生做主题报告。
 

李十中:清华大学教授

女士们,先生们,下午好!

  今天很高兴参加这个会议,并讲一下如何发展中国燃料乙醇产业,主要是如何实现中央领导提出来的非粮为主。

  这个我就不多说了,去年世界燃料乙醇的产量是4050万吨,其中美国是1680万吨。

  温家宝总理也有一个批示,这是比较老的,7号更重要的是三不得,四坚持。如何落实中央领导的指示,健康发展中国燃料乙醇产业。我们就提出来一个基于原料的燃料乙醇产业发展技术路线图。

  这里面我们提出来目前我们需要的是非粮淀粉制来生产。在近中期用甜高粱作物为原料实现商业化生产。中国有一个比较特殊的行业,与糠醛、木糖等半纤维素产品联产乙醇。消化陈化粮、增产粮食和调整饲料结构增产乙醇。秸秆类生物质是最理想的乙醇生产原料,但到商业化生产还有一定距离。

1、薯类乙醇。

  现在玉米涨价了,我们用薯类并不是单纯的重复,而是要解决它的问题,一个是提高经济效益,我们要用新的技术,无蒸煮糖化,还有提高它副产品的附加值,把这些纤维素利用了也做成乙醇。还有就是它的污水处理,如何用符合菌系,把污染物转换成沼气,然后通过耗氧解决污水处理得问题。目前木薯产量约1200万吨,主要是在广西。产量是800万吨,我们通过提高产量和利用荒地,把现在1200万吨的木薯产量,将来搞到5000万吨,具有这种潜力。我们2005年甘薯种植面积是1.1亿亩,产量约1.5亿吨。我们可以通过单产,现在是1.5吨,还可以提高到3吨。

  通过分析,我们有土地资源,提高产量两种措施,大约有1000万吨薯类生产潜力。在十一五期间可以形成200万吨的燃料乙醇供应能力。

2、甜高粱乙醇。

  它是不争粮不争地的,它有耐干旱的能力,而且可以生长在盐碱地。北方的13省区有1.43亿亩的盐碱地,种植潜力还是比较大的。

  美国用甜高粱生产乙醇,印度采用的是甜高粱。甜高粱分液体发酵和固体发酵。印度早就在40年前就开始液体发酵,但一直没有形成商业化生产。中国有传统酿酒技术,但是是固体发酵。

  这个图片讲的是我们用传统造酒法,但是你不可能以人工的方法完成大规模工业生产的需要。

  我们清华大学在这块做了一个比较好的工作,就是筛选了一个菌种,发酵时间只有44小时,我的乙醇转化率理论之达到94.48%。甜高粱为什么是好的?就是我用的是可发酵,蔗糖和葡萄糖,后面就是纤维素,纤维素就是一个乙醇原料。

  这是简单的一个过程。甜高粱秆粉碎,这是一个固体燃料罐,进行搅拌的。

  这个图片是发酵后的高粱秆是优质牛羊饲料。

  这个是我们做出来的乙醇含量,其他杂酸含量很少。

  从海南岛到黑龙江都可以种植甜高粱,所以我们全国有2000万吨的种植潜力。

  这个是5月30号到新疆拍的照片,新疆可以保存八个月,其他的地方都保存不了。这个数据是我测的,八个月后它的含糖量是12点几,具有地域优势。生产燃料乙醇,将来还是很有发展潜力的。莎车县有80万亩,喀什有200万亩,新疆至少有500万亩土地资源用于种植甜高粱。

3、提高玉米产量和通过深加工程度增产乙醇。调配这个玉米做饲料还是做燃料平衡关系。

4、秸秆类生物化工产品联产乙醇。这是一个综合利用的。我们清华大学和山东胜全集团合作,用秸秆生产糠醛已经成功。我们和美国合作构建这种,因为水解了,有醛类,酚类,把它们转成发酵乙醇。这个对工作有很大的进展。

  这个电子显微镜图片就是做完糠醛和木糖以后纤维素的照片,很容易被纤维素酶吸附进去,这个酶也是诺维信提供的。我有原料了,有纤维素,就可以得到葡萄糖,然后就可以卖酚类,醛类抑制因子,这是中国的一个特色。其他国家早就不生产了。

  这个是把秸秆利用了,解决环境污染的问题,还可以生产木糖醇,还可以发电,还可以生产钾肥,这是咱们提倡的一个循环经济。联产乙醇的潜力大概有100万吨。

5、纤维素乙醇,这张图片是布什在2006年新年讲话来讲,他说用六年的时间实现商业化过生产。

  纤维素乙醇发展现状,现在世界很多地方在做,但是看你有没有经济性,目前美国用玉米生产乙醇的成本是一加仑是1.5美元,纤维素乙醇的成长是1.2美元。2007年美国能源部在可再生能源资金里面投入了7.26亿美元,也提高了对生物质能资源资助,从1.22亿美元,提高到1.61亿美元,其中0.2亿美元的纤维素乙醇贷款担保。从2006年10月到2007年4月,美国的风险投资公司,华尔街银行以及石油公司在纤维素乙醇方面投资2亿美元。美国投了几十亿美元了,基本上就这样了,所以中国要更加慎重,把所有环节考虑到了,才能去生产。

  三个技术难题,上午专家也讲了,就是投了好多资,现在怎么样技术难题呢?

1、预处理技术。

2、怎么样把纤维素变为葡萄糖,有经济效益的降解为葡萄糖。

3、缺乏高转化率利用戊糖、己糖产乙醇的微生物菌种。

  在预处理方面,我们提出微生物处理,先酸解以后加上微生物处理。或者用中药的原理来生产乙醇,或者用细菌来构建代替五碳糖。

  这个是分子振动辅助水解与微生物相结合的预处理技术。

  这个对照就是玉米秸秆分解,一个是加菌,一个是不加菌,我加了菌的很快就溶解了。

  这个是说木糖、阿拉伯糖代谢相关的乙醇。

  这个是燃料乙醇发展目标,我们近期目前主要是用薯类生产300万吨燃料乙醇,玉米生产燃料乙醇量控制在200万一年。这个控制一下不能再发展了。近中期用甜高粱为主的生产500万吨燃料乙醇。到2015年以后,可能秸秆类纤维素成为主要原料,将来可以达到1200万吨燃料乙醇。