中国燃料乙醇的应用现状及推广建议

秦汉俊，徐建东，开金龙，束震(.安徽国祯生态科技有限公司，安徽 阜阳 36000；.安徽国祯康泰斯生物科技有限责任公司，安徽 阜阳 36000)

0 引言

生物燃料乙醇已发展成为全球可再生能源领域的战略性新兴产业，具有循环经济、环境友好等优点。2019年9月，我国有关国家部门联合发布的《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》(以下简称《方案》)提出：到2020年，乙醇汽油在全国实现全覆盖。同时《方案》提出：到2020年建成我国第一座5万t/a的纤维素乙醇示范工厂，到2025年实现纤维素乙醇技术全面工业化[1]。

1 我国燃料乙醇发展应用现状

目前，生物燃料乙醇生产技术按原料来源可分为3代，分别为以玉米、小麦等、甘蔗、甜菜等原料的第1代燃料乙醇；使用木薯、甘蔗等非粮经济作物作为原料的第1.5代燃料乙醇；以农、林废弃物(秸秆等)为主要原料的第2代燃料乙醇和以微藻为主要原料的第3代燃料乙醇技术。

1.1 第1代燃料乙醇

第1代燃料乙醇技术已比较成熟，在世界各国广泛使用。随着国内储备陈粮减少，国家补贴和税收优惠政策已取消，且存在与民争粮等问题，尤其是近日与美国的贸易战加剧，国内玉米一度达到2400～2500元/t，中国玉米供需情况及价格走势如图1所示，造成其经济效益受到严重影响甚至亏损的局面[2]。

图1 中国玉米供需情况及价格走势图

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类非粮作物为原料，大规模种植于我国南方地区或通过东南亚等热带地区进口，但由于薯类纤维、果胶及支链淀粉含量高，造成薯类醪液黏度高，无法发酵生产高浓度乙醇，且淀粉利用率低[3]。木薯在中国大规模种植同样存在“与粮争地”的问题，进口则易国际贸易争端导致其可获得性受到限制，目前1.5代燃料乙醇技术未能大规模生产。

1.3 第2代燃料乙醇

据统计我国目前农作物秸秆总产量约为7亿t，其中可收集量约为4.5亿t，但秸秆利用效率不高，如安徽省常年粮食播种面积约1亿亩，农作物秸秆常年可收集总量达4 800万t，综合利用率81.45%，但产业化利用量仅占利用总量的21%。以小麦秸秆、玉米秸秆等原料为主的第2代生物燃料乙醇技术越来越受到人们的重视。第2代燃料乙醇具有“不与人争粮，不与粮争地”等优点，将会是我国燃料乙醇产业化的主要方向[4-5]，木质纤维素乙醇的生产工艺如图2所示。

1.4 第3代燃料乙醇技术

第3代生物乙醇主要利用藻类生产，技术尚不成熟，还远未达到工业化生产水平。该技术路线是利用藻类等高效光生物反应器为原料生产燃料乙醇，具有生产周期短、光合效率高、吸收大气中CO2等优点，目前正处于研发起步阶段。在工程藻株开发、有害生物污染控制、低能耗微藻收集、高抗逆性的菌种培育等技术有待突破[6]。

图2 木质纤维素乙醇生产工艺流程简图

2 我国燃料乙醇产业化推广现状

我国生物燃料乙醇自2002年开始试点，虽然时间不长，但发展速度很快，已发展成为仅次于美国和巴西的世界第三大生物燃料乙醇生产国和应用国。预计到2020年汽油表观消耗量为1.26亿t，根据乙醇汽油添加比例燃料(乙醇与汽油比例=1∶10)计算所需燃料乙醇1 260万t；2030年汽油表观消耗量为81亿t，所需燃料乙醇1 810万t[7]。而我国国家能源局行业统计显示：截至2019年，我国燃料乙醇年产量为284万t，产能缺口高达976万t。其中重要原因分析如下：一是玉米等原料持续走高导致一代燃料乙醇的生产成本陡然提升；二是纤维素酶和半纤维素酶及能同时利用混合糖乙醇发酵优化(共占20%～30%)及高效秸秆预处理技术等受限[8]。

3 产业化发展建议

由于燃料乙醇产业在经济、社会、环境中的多重贡献，为加速我国生物燃料乙醇产业化升级，提出以下产业化建议：

(1)制定燃料乙醇调价机制(参照成品油调价机制)，设定保底价，加速我国生物燃料乙醇行业的产业化。

(2)建立燃料乙醇行业联盟，规范行业秩序。高昂的生产成本，导致我国燃料乙醇行业在国际竞争中处于弱势地位。一旦进口燃料乙醇大批涌入国内市场，国内生产企业若不能“抱团取暖”，不仅行业很难做大做强，甚至连生存都难以保障，因此必须建立行业联盟，严格行业行为准则，促进行业健康有序发展。

(3)加快纤维素乙醇关键技术突破加强产学研合作。我国的纤维素燃料乙醇技术虽然取得了不少成果，但其经济性有待进一步提高。我国的企业、科研院所和高校应联合，在纤维素原料预处理技术、纤维素酶活性、高效共发酵基因工程菌和提高乙醇产率和降低分离能耗应加强产学研合作，加快我国纤维素乙醇关键技术的突破。

(4)加快促进木质纤维素多联产综合利用示范。对农作物秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素等组分进行高效分离，梯级利用，将其分别转化为不同的产品，实现充分利用、增加附加值。安徽国祯集团股份有限公司与康泰斯(上海)化学工程有限公司等联合成立合资公司，旨在利用引进德国 Sunliquid技术，投资约10亿元在安徽省阜阳市建设一套农业废弃物生产纤维素-醇-电-热的装置，产能为50 000 t/a，目前正在推进项目前期工作。该项目为酶就地生产系统，建成后将进一步延伸安徽国祯生态科技有限公司生物质“热-电-土壤修复剂”三联产产业链，共同形成国内首家“生物质资源综合利用产业园资源循环利用”的示范产业园。

4 结论与展望

在中国经济社会转型背景下，工业化、城市化步伐将会加快。与此同时，我们面临的能源供应紧张和环境恶化问题更加严峻。目前第2代燃料乙醇和第3代燃料乙醇与国际先进水平的差距较大，尤其是在与美国贸易竞争扩大的背景下，纤维素燃料乙醇产业化是国家战略性举措，对保障国家能源安全至关重要，对其关键技术研发和产业化应用迫在眉睫。我国应把握机遇，迎接挑战，在第2代燃料乙醇和第3代燃料乙醇领域持续投入，多级联动，加速燃料乙醇产业化升级。