各种生物燃料生产途径一览
2013-12-23戴朝典编译
戴朝典 编译
各种各样新的生物燃料及可再生燃料的生产途径被开发出来，为人类最终完全摆脱对化石燃料的依赖描绘出光明的前景。
随着地球上化石燃料资源的日益枯竭，许多国家正在积极探索可再生生物燃料的生产途径，已经大规模投入的用玉米、甘蔗等农作物来生产生物柴油的方法，在巴西和美国等国家已得到广泛应用。但是，这种通过大规模种植农作物来获得生物燃料的途径带来了大面积砍伐森林、改变土地使用、改变全球气候、影响世界粮食生产和供应等一系列严重后果，为越来越多的有识之士所抨击。在这种形势下，各种各样新的生物燃料及可再生燃料的生产途径被开发出来，为人类最终完全摆脱对化石燃料的依赖描绘出光明的前景。
基于气化工艺的生物质低碳燃料途径
芬兰VTT 技术研究中心的研究人员开发出一种基于气化工艺的从纤维素生物质原料生产可再生低碳燃料的工艺。该工艺可以大规模地把生物质转化为甲醇、二甲醚、费-托液体或合成汽油。他们通过生产成本估算得出：甲醇的成本为58 ～65 欧元/MWh，二甲醚为58 ～66 欧 元/MWh，费- 托液体为64 ～75 欧元/MWh，合成汽油为68 ～78 欧元/MWh。转换成每L 当量汽油的价格，估计生产成本为0.5 ～0.7欧元/L。因此，该可再生能源解决方案的价格与当前化石运输燃料的税前价格处于同一水平，并且比目前进口的生物燃料便宜。
该生产工艺的技术功能性已经通过了芬兰和美国的工业试验验证，在芬兰和欧盟已开始进行商业规模的示范运行规划。
基于藻类的生物燃料途径
美国能源部太平洋国家实验室(PNNL)的研究人员发现，美国的陆地和水源可以适合足以支持每年生产1 136.5亿L 的基于藻类的生物燃料——满足美国每年燃料需求量的1/20。目前美国能源部已经拨款2 200 万美元，用于藻类燃料和生物质原料供应链项目。
此外，加拿大政府也支持了一个为期3 年的项目，在阿尔伯塔省建造一个1 900 万美元的示范规模设施，利用藻类回收从一个油砂设施排放的工业CO2，并将其转化为生物燃料。该项目的最终目的是大规模测试这种技术的生存能力和可行性，如果成功，它可以被用来作为从油砂以及加拿大和全球其他行业回收工业排放的模式。
基于木质素的船舶生物燃料途径
总部设在丹麦哥本哈根的马士基集团(M rst)是全球最大的集装箱承运公司。为了减少每年70 亿美元的船运燃料费用，积极参与了潜在的世界上最丰富的可再生生物燃料项目之一——木质素燃料的研发。
木质素是在植物中发现的一种复杂的有机聚合物，较多的木质素存在于木材中。木质素也作为一种加工残余物，在造纸生产及先进的生物乙醇生产过程中被排放。
马士基集团与埃因霍温科技大学的一家上市公司签署了一份谅解备忘录，共同从木质素中研制一种船用燃料CyclOx。CyclOx 是木质素解聚作用产生的环状氧化物，并且表现为分子学的一个等级。研究表明，把10%的CyclOx 添加到标准柴油燃料中，可以减少高达50%的烟尘排放。
基于细菌的生物柴油途径
美国能源部联合生物能源研究所的研究人员已经发现一种用于生产源于脂肪酸的柴油范围甲基酮的细菌——Ralstoniaeutropha。
该细菌是一种能以有机培养基或H2和CO2在好氧条件下生长的化学无机自养生物。在营养不平衡的条件下，该细菌产生大量的多羟基丁酸盐(PHB)，能利用CO2作为单一碳源，成为可再生液体运输燃料的新原料。
甲基酮是目前用于香料和调味料生产的自然发生的脂肪族化合物。科学家证实，甲基酮具有很高的柴油燃料比功率(十六烷值)。利用Ralstoniaeutropha细菌，可以使用固定的CO2来制造甲基酮。这样，生物燃料生产就不需要通常转化生物质为燃料所需的许多步骤，如生物燃料作物的种植和收获、消化纤维素生物质，以及酶的糖化、消化生物质来生产可发酵糖。如果该细菌被用来直接从CO2制造生物燃料的话，所有原先的从生物质生产生物燃料的步骤所需的资源就可能因此被淘汰。
基于垃圾填埋场生物气的可再生柴油和石脑油途径
美国环保署(EPA)最近发布了修订可再生燃料标准(RFSZ)计划的规划制定提案，在最终的RFSZ 规划中，EPA确定了从垃圾填埋场、污泥污水处理厂以及化粪池采集生物气作为一种先进生物燃料类型。EPA 提议包括用垃圾填埋场生物气原料生产的可再生电力以及利用这些生物气通过费-托工艺生产生物柴油和石脑油，作为认可的先进的生物质醇基燃料。
基于垃圾填埋场生物气的压缩天然气途径
美国加州空气资源委员会(ARB)的研究人员开发了一种从填埋物生产生物甲烷(LFG-CNG)的途径。在该途径中的生物甲烷将通过管道，压缩并制成可供机动车辆使用的压缩天然气。为了该途径能在全北美范围得到应用，ARB 计划开发一条距离约为5 800 km 的运输管道。
基于烹饪油的生物柴油途径
Endicott 生物燃料公司将在德克萨斯州的阿瑟港新工厂开始利用烹饪油（地沟油）生产生物柴油。该工厂设计年产能1.36亿L 生物柴油。
与更常见的不能耐受高脂肪酸浓度的脂肪酸甲基脂工艺不同，该专利的Sabine 工艺利用游离脂肪酸生产生物柴油。这是通过使用Davy 工序的反应蒸馏实现的。由于Sabine 工艺希望游离脂肪酸、全天然脂肪或容易获得的油类，这些脂肪或废油自然是首选。Sabine 工艺也可以处理甘油酯油，通过在前处理工序裂解它们析出它们的游离脂肪酸成分。Sabine 工艺产出一种被称为沥青的高BTU 可再生副产品，其在热含量和黏度方面类似于目前市场上适用于大型远洋轮船的6 号重油。
基于钢厂废气的生物乙醇途径
西门子金属技术公司与LanzaTech公司——一家从废气生产低碳燃料和化学品的公司，签署了一项为期10 年的开发和销售针对全球钢铁行业综合环境解决方案的合作协议。该合作将利用由LanzaTech 开发的发酵技术将钢铁行业产生的富碳废气转化为低碳生物乙醇和其他平台化学品。
钢铁生产产生的废气含有大量的CO和CO2。从全球来看，钢铁行业贡献了全球6.7%的CO2排放量。生产1 t 钢材平均排放1.8 t CO2。迄今为止，这些气体都被燃烧或在工厂内用于创建过程热能和电能。
LanzaTech 的创新技术替代了转炉、焦化或高炉炼铁工艺作为添加物和能量的废气再利用。该专利生化发酵工艺使得钢厂经营者能够利用以CO、CO2和氢的形式包含在废气中的化学能来生产生物乙醇或其他的基础化学品如乙酸、丙酮、异丙醇、正丁醇或2，3-丁二醇。该技术的另一个主要好处是，其CO2排放量比石油基燃料低50%～70%，并且比钢厂废气转换为电能低约1/3。
