燃料乙醇市场（共10篇）
燃料乙醇市场 篇1
随着全球变暖、污染日益严重、能源日渐消耗, 低碳环保和节能已成为世界性的主题。全世界各个国家对新型、可再生能源都尤为重视。我国油气资源相对短缺, 随着我国社会经济的快速发展, 石油消耗日益增加, 资源紧缺状况十分严重。自1993年, 我国已经成为石油净进口国, 原油需求日益增加和资源的日益减少使我国的原油供求矛盾非常突出, 这已经成为制约我国社会经济发展的长期压力。燃料乙醇是替代能源的代表, 对于国家发展意义重大。不仅能减少碳的排放量, 达到环保的目的, 同时, 也可以一定程度上缓解我国能源紧缺的压力。但由于我国燃料乙醇行业的技术以及原材料成本方面的原因, 生产燃料乙醇的企业盈利非常困难, 必须依赖国家的补贴。国家对燃料乙醇行业的政策是, 定点企业生产并给予一定的补贴, 定点区域强行销售, 价格和汽油价格绑定。
一、中国燃料乙醇市场概况
我国燃料乙醇行业起步较晚, 但是发展十分迅速。起初燃料乙醇原材料来自于我国去陈粮过程中的陈粮, 但是随着陈粮问题的解决之后, 成本问题也阻碍了燃料乙醇行业的发展。由于我国玉米和小麦等原材料成本和技术方面的劣势, 发展速度和美国与巴西等国家相比, 还差很多。所以, 未来我国燃料乙醇市场原材料将会以非粮食作物为主。但是, 燃料乙醇是替代能源的代表, 对于国家发展意义重大, 所以我们必须坚定的发展燃料乙醇产业。燃料乙醇主要的下游产品就是乙醇汽油。我国乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。它可以有效改善油品的性能和质量, 降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。目前燃料乙醇只在几个省定点推广, 并强制销售, 而且是定点企业生产。
二、中国燃料乙醇市场的建议
第一, 中国燃料乙醇市场兼并重组行为的建议
目前我国燃料乙醇市场是5家定点生产企业, 未来市场中一定会增加许多非粮原材料为主的生产企业。市场中基本上呈现中粮集团、中国石油、中国石化三足鼎立之势。在我国有生产燃料乙醇能力的企业很多, 但是大多数由于企业规模等方面原因, 很难获得国家的准入牌照。这样就会有很多潜在的产能浪费。所以, 我国燃料乙醇的兼并行为还将继续。但是目标应该是将那些达不到规模经济的实力落后企业。淘汰那些落后产能企业, 整合他们的资源。
但是中国燃料乙醇市场集中度过高, 使企业之间缺乏竞争, 效率低下, 大多都依赖国家的补贴生存。国外燃料乙醇市场生产企业数目要远远大于中国, 所以中国政府应该在一定程度上限制大企业的兼并行为, 并适度降低准入门槛, 引入竞争。北海国发, 海南椰岛等有一定实力的上市公司都具备燃料乙醇生产能力, 主要原材料为木薯, 也符合国家非粮的政策导向。可以引入这些有一定实力的企业进入市场, 增加市场的竞争力。
第二, 中国燃料乙醇市场“原材料指向”战略行为研究建议
首先, 实施“原材料指向”战略过程中, 要兼顾副产品对区域的经济实用性
中国燃料乙醇企业目前对原材料丰富的区域投产主要依据仍然是当地原材料的经济性, 而没有考虑到生产过程中产生的副产品。合理的应用副产品可以很大程度上降低成本, 美国就是很好的例子, 企业投产的区域不仅仅考虑原材料玉米的供应方便, 同样也考虑副产品的销路的方便, 这样使副产品顺利转化成为效益, 降低成本。除此之外, 还应该考虑生产出燃料乙醇产品后的交通问题。应该对每个环节都加以考虑, 在去结合“原材料指向”战略, 选择合适的地区投产。
其次, 加强甘蔗燃料乙醇的投产, 还可以起到平稳糖价的作用。当糖价格降低的时候, 会极大挫伤农民的积极性, 这时可以通过增加甘蔗燃料乙醇的生产, 这样可以保证糖价的平稳, 也会缓解不同时期的“糖贱伤民”的情况。
三、结论
我国燃料乙醇市场前景广阔。我国已经是世界第一汽车消费国, 2010年我国汽车销量达到了1806万辆, 随着汽车销量的增长, 汽油的需求量也同样增长, 估计2010年汽油需求量将达到6500万吨。按照10%乙醇调和的比例, 燃料乙醇的最大需求将达到650万吨, 我国缺口比较大, 再加上我国能源短缺, 在高油价和低碳经济的背景下, 我国燃料乙醇市场的前景是广阔的。
摘要：我国油气资源相对短缺, 随着我国社会经济的快速发展, 石油消耗日益增加, 资源紧缺状况十分严重。自1993年, 我国已经成为石油净进口国, 原油需求日益增加和资源的日益减少使我国的原油供求矛盾非常突出, 这已经成为制约我国社会经济发展的长期压力。本文通过分析我国燃料乙醇市场并提出中国燃料乙醇市场的发展建议。
关键词：燃料乙醇市场,兼并重组,原材料向
参考文献
[1]王成军.玉米生产区发展燃料乙醇产业研究[D].吉林大学, 2005
[2]张晓阳.论国内发展燃料乙醇的优势及前景[J].中外能源, 2006 (1) :15-20
[3]奥兹夏伊.产业组织理论与应用[M].清华大学出版社, 2008
[4]钱伯章.我国燃料乙醇产业发展现状及前景[J].太阳能, 2007 (8) :7-9
燃料乙醇市场 篇2
车用燃料乙醇汽油推广办公室：
车用乙醇汽油是一种绿色环保、完全燃烧的再生资源，乙醇汽油的推广是一件利国利民的大事。按照国家发展和改革委等八部委通知要求，中石油湖北销售公司本着“奉献能源、创造和谐”的企业宗旨，积极响应在湖北地区武汉、襄樊、荆门、随州、孝感、十堰、宜昌、黄石、鄂州9市对乙醇汽油的封闭运行工作，以“造福社会，服务人民，保护环境”目的，中石油荆门销售分公司按照湖北省《车用乙醇汽油推广使用工作实施细则》进行乙醇汽油的推广，稳步实施并开展销售工作。
一、提前布置，确保置换准备到位
乙醇汽油推广与销售是中石油荆门销售分公司面临的一项新的课题和领域，涉及面广，情况较为复杂。不仅仅是从汽油燃油向乙醇汽油的转变，而是涉及到汽油市场中各个利益主体的重新调整，推广环节和步骤也变的相对复杂。我们按要求对在营34座加油站的汽油油罐进行认真细致地清罐和改造，一是按照省公司统一部署，邀请专业清罐队伍，历时两个多月将所有汽油罐进行了清罐处理，其中清罐费17.5万元，清罐油品损耗8.12万元；二是对97个油罐安装干燥器和干燥剂，改造费用9.7万元；三是公司安排专人排出计划，逐站逐罐历时一个多月时间采取对68个汽油油罐的汽油进行执换，发生人力及运费4.95万元，干燥剂累更换11.36万元；四是中石油油库对设备进行改造，调配乙醇汽油，中石油湖北运输公司对汽油罐车进行清洗，配送乙醇汽油的车辆实行专油品专车运输，确保乙醇汽油质量。
二、加强培训，确保宣贯落实到位
俗话说“只有满意的员工才有满意的客户”，加油站是我们销售油品的主要场所，是嫁接客户的桥梁，是树立企业品牌形象的窗口。中石油荆门分公司组织加油站经理、计量员对车用乙醇汽油进行宣贯和培训。一是对车用乙醇汽油基本知识、推广使用车用乙醇汽油的重要意义、燃料乙醇的发展趋势、乙醇汽油应用技术和车用乙醇汽油技术标准、以及车用乙醇汽油日常操作及事故处理，质量检查和安全管理等进行宣贯。二是按照中石油湖北销售公司编制的《加油站车用乙醇汽油培训教材》对加油站经理进行培训，为一线员创造良好的学习、培训和工作环境，提高了基层员工的业务能力和水平。三是加油站经理回站后组织加油站员工进行培训，让每位员工了解和掌握乙醇汽油基本知识，为做好客户的答疑、解释工作打下基础，每位员工均具备现场推荐客户使用乙醇汽油的销售能力。
三、稳步推进，确保封闭置换到位
随着汽油市场中各个利益主体的重新调整，对加油站和企业来说都面临着一个新的机遇，中石油荆门销售分公司和加油站积极把握住这个机会，借助车用乙醇汽油推广为契机，加强对周边市场调研，结合中石油的品牌进行广泛宣传，强化现场服务，在巩固原有市场的基础上，进一步提高了汽油销量。一是利用电视、广播、报纸等新闻媒体进行乙醇汽油的宣传，让人们对乙醇汽油有一定的了解和认识；二是每座加油站张贴乙醇汽油宣传海报，印制乙醇汽油宣传小册子、折页、宣传单等宣传资料；三是加油站对每一位进站加油的顾客进行宣传，告知顾客到指定地点对车辆油箱、油路进行清洗，确保车辆正常使用乙醇汽油。
四、认真落实，确保推广平稳运行
在乙醇汽油产品导入期，客户的消费基本上没有定性，中石油荆门销售分公司积极利用客户这种心理，加大宣传和促销力度，及时收集在销售过程中存在的问题和客户意见反馈，建立客户资料档案，按照持续改进原则，对重点客户进行回访、对一般客户加强服务等有效措施，确保乙醇汽油在推广期最大化的留住原有的客户资源，为一下步提高汽油销量打下坚实基础。2010年截止到目前共有加油站47座，累计销售乙醇汽油约6.6万吨，从历年销售数据分析，中石油荆门销售分公司乙醇汽油销售逐年递增，成良性循环，运行正常。
五、加强协作，确保推广落实到位
今年2月中石油荆门销售分公司为响应荆门市政府推进节能减排，加强环境保护，倡导低碳经济，减少温室气体排放，促进可持续发展号召，树立中国石油积极履行社会责任良好形象，进一步促进公司汽油销量的提升，一是搜集乙醇汽油推广宣传材料并向报纸、广播、电视台进行投稿，增加社会各阶层对乙醇汽油了解程度。二是印发乙醇汽油使用宣传单，在各站悬挂乙醇汽油推广横幅，指导各加油站对顾客做好乙醇汽油使用说明，公司定期在加油站、经营部跟踪检查乙醇汽油推广宣传活动执行情况。三是对员工的乙醇汽油使用知识进行培训，使所有员工能够清楚乙醇汽油使用优点，同时做好宣传解释工作；加油站对乙醇汽油推广宣传工作有计划、有步骤、有重点的开展，正确引导消费者，使广大消费者充分认识推广使用乙醇汽油是国家一项战略性措施，有利于缓解石油资源短缺、改善大气环境和促进农业生产，消除顾客在使用过程中的疑虑；经过为期3个月的推广宣传，提升了中石油企业形象，同时增加了公司汽油销量。
六、存在的问题
部分社会单位未按规定销售车用乙醇汽油，并在广播媒体大力宣传高清汽油，抵制乙醇汽油的推广，严重影响乙醇汽油推广运行。
七、后期工作安排
通过近几年乙醇汽油销售，一是继续加大对加油站干燥剂的检查力度，干燥剂如有变色及时更换，确保乙醇汽油在储存保管期质量符合国家规定标准；二是下雨天加油站及时测量乙醇汽油油罐的水高，确保油罐无水；三是加强乙醇汽油储存保管期的质量检查，确保加油站销售符合国家规定的乙醇汽油产品。四是指导加油站做好乙醇汽油使用安全知识培训，使加油站员工熟练掌握乙醇汽油安全使用注意事项。
龙力生物：燃料乙醇前景向好 篇3
据悉，龙力生物现有产品分三大类：一是以玉米芯为原料生产低聚木糖和木糖醇等功能糖产品；二是利用功能糖生产中产生的玉米芯废渣制造纤维素乙醇；三是以玉米为原料生产玉米淀粉或淀粉糖。其中，功能糖和纤维素乙醇业务是主要的利润来源，2012年毛利占比为85%和13%。
资料显示，燃料乙醇作为添加剂可以使汽油燃烧更为充分，有利于降低汽车尾气中污染物的排放，改善空气质量，减少雾霾天气的出现。国家能源局在2012年底发布的《生物质能十二五规划》中明确指出，十二五期间将加快发展非粮生物液体燃料，2015年生物燃料乙醇产量达到400万吨。按照2010年我国燃料乙醇产量187万吨计算，十二五期间燃料乙醇产量将增长1倍以上。由于国家禁止新建粮食乙醇项目，未来新增燃料乙醇产量将主要来自非粮乙醇。
安信证券指出，公司纤维素乙醇产能6万吨，2012年5月获得国家燃料乙醇定点资格，2012年10月开始向中石化供货，2012年4季度供货量7600吨左右，预计2013年供货量3至4万吨。根据国家政策，纤维素乙醇作为燃料乙醇销售可享受增值税先征后返和消费税免征政策，并可获得一定数量政府补贴。公司是国内首家实现纤维素乙醇量产并作为燃料乙醇供货的企业，由于目前政府扶持政策尚未落实，燃料乙醇毛利率不到10%。
同时，安信证券测算未来一旦政府税收优惠和补贴政策到位，公司燃料乙醇业务毛利率将达到25%至30%左右，按持股比例60%计算，每销售1万吨燃料乙醇可增厚EPS 0.04元。
投资者可以把握的另外一个要素是，龙力生物的功能糖新产能新产品2013年4季度将开始投放。龙力生物是国内领先的低聚木糖生产企业，产能4000吨，由于现有生产线饱和，近年低聚木糖产量维持在3500吨附近。IPO募集资金建设的年产6000吨低聚木糖项目计划于2013年4季度投产，低聚木糖业务2014年开始将再次进入高增长通道。此外IPO募集资金建设的精制食品级木糖及L-阿拉伯糖联产项目也将于2013 年4季度前后投产，全部达产后每年可贡献收入22080万元、净利润4610万元。
业绩预测方面，安信证券给出如下判断：不考虑政府扶持政策的影响，预计公司2013至2015 年EPS 分别为0.47、0.70和0.99元。如果政府优惠政策2013年能够兑现，将分别增厚2013至2014 年EPS 0.15元和0.20元。
燃料乙醇生产技术 篇4
技术特点及先进性
燃料乙醇是以淀粉质或糖质为原料, 经发酵、蒸馏及脱水等工序后制得的汽油替代产品, 将其与汽油按一定比例混配制成汽油醇, 是当代十分理想的汽车燃料。燃料乙醇属可再生资源, 它的推广使用, 对节省石油资源, 减轻环境污染与促进粮食转化具有十分重要的战略意义。
该技术采用“差压精馏技术”、“发酵醪液治理及综合利用技术”、“超大型连续生物反应器放大技术”及“高效变压变温吸附技术”等多项生产关键技术, 形成了具有国际先进水平的燃料乙醇成套生产技术。
燃料乙醇投产条件
1) 生产规模及产量:以年产燃料乙醇30万吨计, 所需厂房占地面积500亩。
2) 主要设备:粉碎机、发酵罐、精馏塔、吸附器、离心机、干燥器等。
3) 主要原材料及来源:谷物、薯干、糖蜜等。
市场分析及效益预测
我国推广使用车用乙醇汽油的工作已全面起动, 按照10%的燃料乙醇的添加量, 燃料乙醇需求量为300万吨/年~400万吨/年。异构化增产均四甲苯、副产高级溶剂油工艺技术。均四甲苯是重要的精细化工原料, 经氧化得到的均四甲苯酸二酐与二胺类化合物聚合可制成耐高温、绝缘性能好的聚酰亚胺工程塑料, 是微电子、航天及军工等高科技工业的重要材料。均四甲苯也可作为医药、染料的中间体。副产的高级芳烃溶剂油广泛应用于农家药、轻工、机械等行业, 萘产甲基萘是农药、医药及染料等工业的重要原料。目前, 均四甲苯主要从碳十芳烃中提取, 但由于碳十芳烃原料中的含量仅6%左右, 且分离很困难, 收率只有50%, 仅靠原有工艺生产均四甲苯, 已远不能满足相关工业的需求。利用该工艺技术生产的均四甲苯纯度99%, 处理1万吨C10原料, 得到800吨均四甲苯。研究成果达到国际领先水平。
碳十芳烃提取条件
以年产4万吨碳十芳烃计, 生产装置所需厂房面积:600m2;主要设备:异构化反应器、精密精馏塔和结晶器;主要原材料:碳十芳烃。
市场分析及效益预测
设备投资:1200万元, 总投资:1800万元。每年利税4000万元。均四甲苯制品3500吨/年以上, 且均四甲苯可大量出口。
合作方式
技术转让, 提供成套技术工艺包, 并负责关键设备的施工设计。
联系人:舒歌群荆扬
单位:天津大学
地址:天津市南开区卫津路92号
邮编:300072
固体燃料乙醇及其制备方法等 篇5
成果简介： 这是一种固体燃料乙醇的制备方法，可分为以下四个步骤：（1）将氢氧化钠水溶液与工业乙醇混合液预热：将氢氧化钠水溶液加入到盛有部分工业乙醇的容器中，预热到65℃-75℃；（2）硬脂酸乙醇溶液制备：将硬脂酸加入到盛有剩余工业乙醇的容器中加热，使硬脂酸溶解；（3）固化反应：将硬脂酸乙醇溶液温度升至65℃-75℃后，一边搅拌，一边将预热好的氢氧化钠乙醇溶液和果胶溶液加入到硬脂酸乙醇溶液中，反应3-6分钟；（4）冷却、凝固、包装。该固体燃料乙醇固化性能稳定，燃烧火焰旺，温度均匀，携带方便，运输和使用安全，燃烧过程稳定，不会自行熄灭，可反复熄灭和点燃直至燃料燃完，适合宾馆和餐饮行业使用。
丘陵区果园
生产机械化装备
成果简介： 施基肥开沟机：为满足果园开深沟施基肥的需要，采用逆耕抛土自走式前置双滚旋耕轮开沟，能适应沟深变化与果园空间，特别适合葡萄园开沟。基于人机工程学的原理，操纵架360°左右水平面、上下垂直面内可调，操纵舒适方便。
果实采摘升降平台：该装备适用于在丘陵坡地采摘果实，采用液压剪叉机构、角度传感测试与反馈高度调整技术，可根据地势坡度、果树高度和树冠形状，调平和升降载人平台，采摘完则可作为水果运输装备。
种猪场健康养殖的生物安全综合控制技术
成果简介： 本项目围绕规模化种猪场的主要生物安全危害，从饲料营养调控和猪场生态环境保护两个角度，开展种猪场健康养殖的生物安全综合控制技术研究，并利用完善的种猪销售网络，开展种猪场生物安全综合控制关键技术培训，推广高效健康养殖模式。
主要技术服务内容有：（1）制定种猪生物安全控制技术规程，保障种猪健康生产；（2） 运用现代动物营养学调控理论，从饲料源头减少可能的生物安全危害因素，改善饲料质量，重点提高规模化猪场“母猪”与“仔猪”的生产性能；（3） 建设种猪场健康养殖的环保综合工程；（4） 集成以上技术成果，建设种猪健康养殖的生物安全控制示范基地。
畜禽用微生态制剂生产技术
成果简介： 随着抗生素、激素、防腐剂等药物性饲料添加剂的弊端日益显露，人们开始寻找一种无毒副作用、天然的生长促进剂，微生物生长促进剂和益生菌饲料添加剂应运而生。抗生素是微生物的代谢产物，能够抑制消化道内微生物（有害菌和有益菌）的生长或将其杀死。与之不同的是，益生菌是活的微生物，主要通过向消化道内导入对动物有益的活菌，从而使有益菌处于主导地位。益生菌作为一种新型的抗生素替代品，具有无毒副作用、无耐药性、无残留、效果显著等诸多优点，是饲料业发展的必然方向。
与同类技术对比，本技术生产的产品菌群复配合理稳定，通用性强，既可用作畜禽的饲料添加剂，又可作为发酵垫料或种植业用堆肥的发酵剂使用，还可用于水产的水质和底质改良。一旦投入生产，即可大幅度降低生产投入资金。
水产微生态水质改良剂生产技术
成果简介： 养殖水体污染已经成为制约世界水产养殖行业进一步发展的瓶颈，采用微生态制剂生物降解是解决该问题最有效的途径，现已成为水产高密度养殖普遍使用的技术。本项目针对目前该领域的急需关键技术，如氨氮、亚硝氮、COD、BOD、藻毒素的微生物降解、微生态制剂中菌种活力保存技术等进行创新性研究，开发多样化、系列化的有机污染物降解菌和生物毒素降解菌，实现水产环境微生态制剂产品的升级换代。
棉花节位扦插繁殖技术
成果简介： 棉花节位扦插无性繁殖方法是利用棉花节位进行扦插育苗、繁殖种子。这种方法对棉花优良性状的保持、杂种优势的固定、品种提纯复壮、特殊种质材料的快速繁殖、水灾后棉花生产的恢复及推动棉花种苗商品化，都有重要的理论意义和实用价值。
与现有技术相比，棉花节位扦插繁殖技术具有以下优点：（1） 既不需要棉花再生苗生根培养基，也不需要生根剂浸泡，所有棉地均可扦插；（2）过程操作简便，不需要特殊的实施条件（实验室、温室），整个操作过程在大田中便可顺利完成；（3）陆地棉、海岛棉、中棉、草棉、彩色棉、杂交棉、常规品种棉均适用此法；（4） 不需指定某一部位的枝条，无论主茎节位、果枝节位、叶枝节位均可扦插成苗，且成苗率达98%左右。
莲藕防褐变剂
研制及应用
成果简介： 湖北地区的莲藕资源极其丰富，产量大，销往全国各地，由于产品主要是鲜食，在贮藏和长距离运输中易发生褐变，保鲜是一个难题。该项目针对生产和消费的急需，对莲藕褐变机理等基础理论进行研究；对防褐变剂进行筛选；对莲藕不同品种和不同加工产品类型（整支、鲜切、去皮藕、藕段等）进行对比试验；对包装材料和方法进行选择；并将贮藏后的产品品质进行检测。确认酶褐变底物为没食子酸，筛选出了防褐变剂LB系列，与真空包装材料、方法相结合，在常温下可保鲜30至45天，无褐变，好藕率达98%以上，使用方便，无污染，适合莲藕专业户和莲藕加工企业。
2ZY-1型烟草移栽机
成果简介： 该机采用四轮自走式底盘，整机轻巧、转弯灵活、操作方便，可一次性完成烟苗预装、垄厢打孔、烟苗移栽、覆土镇压等多道工序，适合南方烟区田块较小的生产环境，能满足烟草机械化栽培的生产要求。
该机具有以下技术特点：（1）底盘采用液压控制曲柄连杆调节装置，可根据垄高变化自动调节底盘离地高度，保证烟苗栽插深度的一致性。垄面感应板兼具刮平功能，可提高栽植器工作质量；（2）采用两个倾斜安装的滚轮，沿垄壁两侧面滚动，对整机进行自动导向，并具有实时修整垄壁形状功能，在膜上移栽时还具有压膜作用，避免作业中拖膜、带膜；（3）采用底盘升降、双轮差速的头转向方式，提高了移栽机的转弯灵活性，基本實现了田头原位转向。
一种直投式菌种发酵蔬菜的生产技术
成果简介： 直投式发酵剂是指一系列高度浓缩和标准化的冷冻干燥发酵剂菌种，可直接加入到处理过的新鲜蔬菜原料中进行发酵，无需活化、扩培等其他预处理工作。
采用直投式菌种对处理过的新鲜蔬菜直接发酵，有发酵时间短、亚硝酸盐形成少、产品风味稳定、安全性高等优点，能克服传统发酵蔬菜生产中高盐腌制成本高、周期长、存在安全隐患、质量不稳定的缺陷。该技术适用于蔬菜发酵加工领域，可省去菌种车间，减少工作人员，简化生产工艺。
城市生活垃圾填埋场
/家居生物除臭剂生产技术
直接乙醇燃料电池研究进展 篇6
直接乙醇燃料电池 (DEFC) 作为燃料电池中的一种类型, 直接以来源丰富、毒性低、含氢量高的乙醇作为燃料, 具有高效、环境友好的特点。DEFC对解决能源短缺和环境保护具有重要意义, 在小型独立电源、国防通讯、单兵作战武器电源以及移动电话、摄像机和笔记本电脑电源等领域, 具有广阔的应用前景, 被列在未来世界十大科技之首[2]。
虽然DEFC具有其他燃料电池在质量、体积、能量密度、工作环境要求等方面不可比拟的优势, 但DEFC的研究还处于起步阶段, 并遇到一些技术难题, 如贵金属催化剂的高载量、催化剂低氧化活性、乙醇在质子交换膜的渗透、中间产物的毒化等。因此, 研究对于乙醇氧化具有高催化活性和抗CO中毒的新型电催化剂, 研制抗高温、不透醇以及对乙醇稳定的高性能的电解质膜是其关键技术。
1 乙醇燃料电池阳极电催化剂
1.1 碳载铂催化剂
目前, DEFC电极催化材料主要为碳载铂 (Pt/C) 催化剂。DEFC电极催化剂以碳为载体, 主要基于以下几个原因: (1) 以碳为载体, 使催化粒子高度分散、稳定, 大大提高铂催化剂的利用率, 并增强其催化活性。 (2) 较强耐酸、碱性能 (DEFC环境一般为酸性介质) ; (3) 便于铂催化剂回收利用[3]。
虽然Pt/C催化剂活性高、性能稳定, 但铂金属价格十分昂贵, 特别是我国铂族金属资源十分短缺, 有必要进一步降低铂金属担载量[4]。
1.2 碳载铂合金催化剂
为进一步提高DEFC中电催化剂的活性以及解决阳极CO中毒问题, 近年来对新型催化剂的研究日益增多。人们通过加入第二种或第三种金属, 增加吸附OH物种的浓度, 直接参与CO的电化学氧化, 从而防止电催化剂的中毒[5]。
国内外许多研究机构取得了一些阶段性成果。国内Zhou等[6]研究了不同碳载Pt基电催化剂对乙醇的电催化氧化活性, 其活性大小次序为:PtSn/C>PtRu/C>PtW/C>PtPd/C>Pt/C。DEFC单池测试发现, Sn、Ru和W、Pd的存在能降低乙醇在Pt上氧化的过电位, 提高了Pt的催化活性。赵晓红等[7]采用水热法制备了MnO2纳米棒, 并合成了Pt-MnO2/C复合物。实验表明, 该催化剂表现出良好的催化活性。另外, Wang等[8]分别合成了单层铂锡合金、单层铂钌合金以及含有这两种合金而顺序不同双层催化剂。结果表明, 在双层催化剂中, 铂锡合金与扩散层接触的催化剂具有较高活性, 这是因为铂锡合金为疏水多孔结构, 有利于物质的扩散。同时, 双层催化剂兼具两种催化剂的优点。双层催化剂为DEFC的制备提供了新的思路。国外Rousseau等[9]指出Pt-Sn/C阳极电催化剂能显著提高催化活性, 在Pt-Sn中加入Ru只会增强电池的电性能, 但不会改变生成物的分布。Spinace等[10]制备了不同Pt∶Sn摩尔比下Pt-Sn/C电催化剂, 研究结论认为Pt∶Sn∶Ni摩尔比为5∶4∶1的Pt-Sn-Ni/C电催化剂显示出优于Pt-Sn/C电催化剂的性能。Lopes等[11]认为在DEFC中, 碳载Pt-Co/C (摩尔比Pt:Co=3∶1) 作为阴极电催化剂的性能在60~100℃时优于Pt/C。采用二元及多元合金催化剂一方面可以降低贵金属Pt的含量, 同时多元催化剂也将有效减少催化剂中毒现象。
国内外有关DEFC碳载铂合金电催化剂的研究虽取得了一定进展, 但是相关研究仍处于机理和实验阶段, 制备的电催化剂基本上以碳载Pt基加入其他金属为主, 有关于新型碳载体材料用作乙醇催化剂载体的报道很少, 所以应该研究开发新型碳载体材料, 新的制备工艺, 通过加入金属或非金属的氧化物, 开发新的非贵金属且具有电催化活性的催化剂代替贵金属, 如Pd和Au, 从而增强催化性能, 降低DEFC成本。
1.3 碳纳米管担载铂合金催化剂
碳纳米管 (CNT) 由于具有纳米级管腔结构、较高的比表面积和类石墨的多层管壁等特点, 且其特殊的纳米级孔道结构有利于反应物及产物的传质, 因此在催化剂载体方面显示出良好的应用前景。
和庆钢等[12]采用浸渍沉淀法制备Pt/CNTs和Pt/C催化剂, 并对其结构及电催化性能进行比较。实验表明, 与Pt/C催化剂相比, Pt/CNTs的电化学性能表现出更大的活性。Raghuveer等[13]利用修饰的胶体模板技术来控制多孔碳的孔径, 得到的碳材料具有比XC-72R更大的表面积和孔容, 测试表明, 5%Pt/C氧化活性是20%商品化Pt/C的3倍。Chai等[14]以中空碳球担载的催化剂氧化活性比商品E-TEK催化剂提高了80%。CNT的研究虽然取得不少进步, 但在CNT表面负载金属微粒的方法难以获得尺寸和形状均匀的纳米粒子。因此, 如何制备超细和均匀的纳米粒子是一项具有重要学术意义和技术价值的工作。
1.4 其它物质担载催化剂
最近有研究通过利用其他物质作载体改良催化剂的活性, 获得较理想的实验结果。Raghuram等[15]以钛网为载体, 用热分解法制备了一系列铂基催化剂。结果表明, 用金属钛制成的网状电极比传统的碳基电极表现出更好的性能, 而且网状结构可以降低电极成本, 同时有利于乙醇穿过电极和产物CO的排放。
Bagchi等[16]采用Ni作为催化剂载体, 利用共沉淀法制备了Pt-Ru二元催化剂, 发现其对乙醇的阳极氧化有良好的电催化活性, 对乙醇阳极氧化催化活性最好的Ru组分含量为32%~47%。
另外稀土在催化反应过程中通常会表现出独特的性能与功效, 其作为催化材料可以提高负载型金属催化剂的分散度和稳定性。稀土氧化物可以用作催化剂载体, 唐晓兰等[17]制备并研究了Pt-Sn/CeO2双金属催化剂。研究结果表明, PtSn/CeO2催化剂对乙醇完全氧化反应显示出优良的催化性能。其催化作用的本质与活性机理的研究尚处于初级阶段, 有待进一步深入研究。
由此可见, 性能优异的电催化剂应具备: (1) 在较低的电位下能容易打开C-C键, 使乙醇彻底氧化成CO2; (2) 促进形成吸附OH物种, 使乙醇尽可能向CO2转换; (3) 能在较低的电位下氧化CO, 使Pt免于CO的中毒。研究同时具有上述三种条件的电催化剂, 优化其组成, 提出相应的可行的制备方法以及进一步探讨电催化氧化机理是DEFC的电催化剂研究的一个工作重点。
2 乙醇燃料电池电解质膜
DEFC中的电解质膜是影响其性能的另一关键材料。与PEMFC中的膜的作用相同, 它既作为隔膜将阴极和阳极分开, 又充当质子传递的通道。电解质膜可以分为全氟磺酸膜、非全氟磺酸膜、有机/无机复合膜等类型。
2.1 全氟磺酸膜
以Nafion膜为代表的全氟磺酸膜具有高强度的力学性能、良好的热稳定性和电化学稳定性、高质子传导率等优点, 是目前乙醇燃料电池中应用较多的质子交换膜, 但也有其局限性。
首先, 全氟磺酸膜的含水量对其传导质子起着至关重要的作用[18]。这使得全氟磺酸膜的离子电导强烈地依赖于水含量, 在较高温度 (>80℃) 或较低相对湿度下操作时, 质子传导性能大幅降低。用于DEFC时, 必须保证膜的充分润湿, 使电池的设计和操作复杂化。其次, 全氟磺酸膜内连续的离子通道非常有利于乙醇的透过, 使得全氟磺酸膜乙醇透过严重, 既造成燃料的浪费, 又影响了阴极的正常反应。另外, 全氟磺酸膜制备工艺复杂, 价值昂贵。为了解决全氟磺酸膜这三项不足, 人们对耐高温 (>100℃) 、低润湿条件下保持较高质子传导率和低渗透材料的进行了探索与研究[19]。
2.2 非全氟磺酸膜
非全氟复合膜具有机械强度高、高温燃料电池环境中耐久性较好和价格低等优点。作为全氟磺酸膜可能的替代材料, 其研究比较活跃, 在DEFC中将有很好的应用前景。目前可用于DEFC的非全氟磺酸膜主要是基于聚酰亚胺、聚砜聚苯并咪唑 (PBI) 、磺化聚醚醚酮 (SPEEK) 的复合质子交换膜。
倪红军等[20]用纳米SiO2对Nafion117进行了掺杂改性并制膜, 研究结果表明, 掺杂改性后, 经过60℃硅溶胶处理的Nafion膜具有高的质子导电率和高温保水性能, 同时膜的乙醇渗透系数降低一半。
Maab等[21]通过将磺化聚醚醚酮 (SPEEK) /聚酰亚胺 (PI) 均匀混合, 制备了改性磺化聚醚醚酮膜 (SPEEK/PI) 。乙醇渗透实验表明:该膜渗透率比普通磺化聚醚醚酮膜低2~50倍。特别是在60和90℃的条件下, SPEEK/PI膜已大大优于Nafion117膜的性能。为了提高膜的性能, 除了考虑聚合物分子结构对膜性能的影响之外, 还应考虑成膜条件和方法以及操作条件和负载变化对DEFC性能也有着重要的影响。
2.3 有机/无机复合膜
有机/无机复合膜使膜既具有无机材料的力学性能和热稳定性能, 又具有有机材料的化学反应性和柔韧性。有机/无机复合膜的制备主要采用直接混合、溶胶-凝胶和插层复合等方法, 所得膜材料的结构与性能取决于无机分散相和有机连续相间的界面特性和界面作用。
Fu等[22]制备了复合膜, 促进了质子传递, 显示出优于SPEEK膜的质子传导率, 膜的渗透性也有所改善, 由其组装的DEFC性能高于Nafion115膜而与Nafion112膜相当。Yang等[23]采用直接混合的方法制备了聚乙烯醇/羟基磷灰石 (PVA/HAP) 高分子复合膜, 将该膜用到DEFC, 结果发现, 该DEFC最大功率密度达到10.74mW cm-2。
因此, 有必要从以下三方面对质子交换膜进行改进: (1) 将材料的改性与膜形态的改性相结合, 在增加质子传导性的同时, 提高膜的稳定性; (2) 改变膜的质子传导机理, 提高膜在高温下的质子传导性能, 研发在高温条件下仍能提供较高的导质子率的质子交换膜, 使其适用于DEFC; (3) 开发新材料, 改进制备工艺, 降低电解质膜的成本, 从而进一步降低DEFC的成本, 促进DEFC的发展。
3 DEFC性能研究
王莉莉等[24]用甲醇、乙醇进行对比试验, 阳极Pt/Ru和阴极Pt的担载量均为4mg/cm2, 使用聚苯并咪唑膜 (PBI) 作为电解质膜, 工作温度为170℃, 当电流密度为250mA/cm2时, 甲醇、乙醇燃料电池输出电压分别为0.35V、0.30V, 由此可以看出, 作为燃料的乙醇工作性能已经接近甲醇。
朱明远等[25]分别以PtSn/C, PtSn/C-Ni和PtSn/C-Ni2-为阳极催化剂, Pt担载量为2mg/cm, 阴极催化剂采用商品化的40%Pt/C, Pt担载量为1.5mg/cm, 电解质膜采用Nafion115膜 (美国Dupont公司) 。阴极氧气压力为0.2MPa, 阳极乙醇浓度为1.5mol/L, 乙醇流速为1mL/min的单电池表征结果。3个电池的开路电压均为0.85V左右, 随着电流密度的增加, 在电池的活化极化和传质极化区, 以PtSn/C-Ni-为阳极催化剂的电池输出电压最高, 而PtSn/C的输出电压最低。以PtSn/C, PtSn/C-Ni-和PtSn/C-Ni2-为阳极催化剂的电池, 在100mA/cm的电流密度下, 电池的输出电压分别为0.51、0.61和0.55V, 最大输出功率分别为55、70和61mW/cm2。
汤东等[26]研究出一种凝胶流动相方形直接乙醇燃料电池组, 其单池性能:在1mol/LCH3CH2OH和0.5mol/L H2SO4条件下, 氧气流量为20mL/min, 60℃时, 开路电压为633mV, 最大功率密度为20mW/cm2, 自呼吸条件下最大功率密度为15mW/cm2。该DEFC以凝胶 (Gel) 流动相取代目前普遍使用的硫酸、乙醇液相电解质流动相, 可以彻底解决乙醇渗透的问题, 降低电催化剂的毒化, 提高DEFC的性能, 并简化电池结构, 大大降低其制造成本, 可以推动DEFC的市场化进程。
Chetty[27]等利用热分解法在平面Ti网上沉积催化剂作为阳极, 研究了DEFC单池性能。其单池性能:在1mol/LCH3CH2OH (90℃, 流量为1mL/min) 条件下, 通入氧气 (背压为1bar) , 开路电压约为650mV, 最大功率密度约为16mW/cm2。
4 结论
(1) 为了达到降低催化剂的成本, 提高催化活性和稳定性的效果, 从而有效提高DEFC的性能, 可通过采用以Pt为基础的多元催化剂, 开发新的非贵金属 (如Pd和Au) 且具有电催化活性的催化剂代替贵金属;利用纳米材料特殊的电催化性质, 制备新型的纳米催化剂, 以及开发其它非碳载体催化剂。
(2) 开发新材料, 改进制备工艺, 研制新型的电解质膜, 从而提高膜的稳定性, 传导性, 耐高温性, 解决乙醇燃料渗透等问题。
(3) 在提高DEFC性能方面, 可以通过优化电催化剂的组成、结构、制备工艺方法以及它在膜电极中的载量;研制抗高温且对乙醇稳定的高性能的电解质膜;优化膜电极的结构和制作工艺;深入研究电池温度、乙醇浓度、乙醇流量对乙醇氧化过程及其产物分布的影响;同时关注阴极参数对阳极的影响以及它们之间的相互作用等方面进行研究。
摘要：介绍了直接乙醇燃料电池 (DEFC) 电催化氧化机理, 分析了碳载铂催化剂等物质担载催化剂在DEFC中的性能, 论述了电解质膜及DEFC性能的研究现状, 指出了从阳极催化剂、电解质膜等方面提高DEFC性能的途径。
纤维质燃料乙醇的生产现状 篇7
1 纤维质
纤维质是指自然界生长的未经处理的植物的叶、茎、根等材料, 地球上每年大约形成1000亿吨纤维质, 是自然界分布最广、含量最多、价格最低廉的可再生资源[2]。
纤维质主要由纤维素、半纤维素和木质素三种物质组成。据D.A.J.Goring等研究, 在纤维质细胞中, 这三种组分均呈不连续的层状结构。纤维素构成细胞壁的骨架, 木质素和半纤维素则是微细纤维之间的填充剂和粘结剂[3]。
纤维素是由β-D-葡萄糖通过β-1, 4-糖苷键联结而成的线性高分子化合物, 经酶解或酸水解, 可以得到葡萄糖[3]。半纤维素分子结构包括戊糖基, 己糖基, 糖醛酸基和乙酰基, 经酶解可得到单糖 (主要是木糖) 。木质素是一种多分枝的高分子量化合物, 无法转化成乙醇, 但可直接作为燃料[4]。
纤维质中的有机成分以纤维素和半纤维素为主, 其次为木质素、蛋白质、氨基酸和单宁等。可用于乙醇生产的纤维质资源主要包括稻草、麦秸、玉米秸、玉米芯、大豆杆、软木、甘蔗糖渣等。其中稻草, 麦秸和玉米秸杆的产量最高, 可利用价值也最大[5]。
2 燃料乙醇工业现状
乙醇是一种重要的工业原料, 广泛应用于化工、食品饮料工业和医药卫生等领域, 又是最有希望替代石油的可再生能源, 具有十分广泛的发展前景。
世界四大乙醇生产国是美国、巴西、中国和俄罗斯。美国年产量约2500万吨, 其中90%以上用于制备汽油醇。巴西年产量高达2200万吨, 几乎全部作为燃料以代替汽油。中国年产量约350万吨, 主要应用于食用和工业溶剂。俄罗斯年产量约100万吨, 主要用于配制伏特加等乙醇饮料。
生产乙醇的原料主要是甜菜、甘蔗, 约占原料总量的60%, 其次是谷物, 约占33%, 化学合成的乙醇仅占7%。当前全球乙醇的用途以燃料乙醇为主, 占66%, 食用乙醇14%, 工业溶剂11%, 其它化学工业9%。鉴于石油资源危机日趋严重, 燃料乙醇所占的比重将会进一步加大。
目前, 燃料乙醇主要有三种形式, 分别是汽油醇、变性乙醇和生物柴油。
将无水乙醇以10%的比例掺入汽油中, 称为汽油醇, 又因为其乙醇含量为10%而被称为E-10。在食用乙醇中加入变性剂如2~3%的汽油, 少量的染料或荧光剂等难分离的物质, 称为变性乙醇。生物柴油是含乙醇15%、柴油80%和5%添加剂的混合柴油。
燃料乙醇的使用可以改善环境污染。乙醇的含氧量高达35%, 比传统的汽油增氧剂MTBE高近一倍, 且辛烷值也高于MTBE, 是MTBE的理想替代品。乙醇燃烧所排放的一氧化碳和含硫气体均低于汽油燃烧的排放量, 汽车尾气中的一氧化碳含量可降低30%左右。因此, 乙醇也被称为“清洁燃料”[6]。
美国大力支持燃料乙醇工业。1979年就开始通过立法以玉米为原料生产燃料乙醇, 美国的燃料乙醇工业技术成熟, 而且有着丰富的原料来源。近年来, 美国的燃料乙醇市场逐步扩大, 一种含乙醇高达85%的燃料E-85己经投放市场, 目前在美国已有100多个加油站试用该原料。而生物柴油的市场也相当庞大, 当前, 不仅是汽车, 其它机动车辆和机动设备如飞机、摩托车、机动雪橇等也都在积极进行生物柴油使用的研究。
我国人均石油资源占有量仅为世界人均水平的十分之一, 20世纪80年代以来, 石油年产量远远低于消费量, 1993年起成为石油净进口国。近年来, 随着科技的进步, 我国的农业生产有了质的变化, 高效、节能和无污染的发酵乙醇生产技术也有了重大发展。与此同时, 由于经济的快速发展, 能源短缺现象也更加严重。另外, 我国当前的环境污染严重。经测试, 在大气污染物中, 44%~75%的一氧化碳和碳氢化合物来自汽车尾气, 机动车排放污染已是城市污染的主要原因。鉴于以上原因, 发展燃料乙醇的紧迫性再次展现在我们面前。
3 纤维质燃料乙醇生产现状
利用经济作物生产乙醇是成熟的技术。而近几年, 全球范围内的饥饿问题逐步显现, 经济作物生产乙醇是一种浪费, 而用纤维质作为更廉价的乙醇生产原料, 是未来乙醇行业的发展趋势。
近年来, 我国的浙江大学、山东大学等单位在纤维质乙醇方面进行了大量研究, 在纤维素酶生产、纤维原料酶水解及乙醇发酵等几个关键环节都取得了进展。根据浙江大学完成的以玉米芯生产乙醇的中试结果, 乙醇的成本是3500~4000元/吨, 但如果作为燃料, 价格是比较高的[6]。
4 纤维质燃料乙醇生产技术
纤维质中的纤维素和半纤维素可用作燃料乙醇的生产。但由于有木质素包裹, 使纤维素、半纤维素的水解变得异常困难, 必须通过预处理破坏纤维质的高级结构, 才能使纤维素和半纤维素生产乙醇成为可能。经过预处理后, 纤维素和半纤维素被分离出来, 可利用酸或酶将它们水解成单糖, 再利用酵母进行发酵, 蒸馏后即可得到乙醇[1]。
5 展望
纤维质燃料乙醇工艺主要分为预处理、水解和发酵三个步骤。其中预处理技术近年来已有较大进步, 纤维素和半纤维素的得率都得到了较大提高。随着生物技术的快速发展, 纤维素酶, 半纤维素酶的酶活也在不断提高, 酶水解法条件的大量研究, 也使得纤维质的可发酵糖得率达到了较高水平。而发酵步骤是此工艺的关键步骤, 发酵菌株的优劣, 对于最终纤维质生产乙醇的产率有决定性的意义。因此, 一株优秀的发酵菌株, 对纤维质乙醇工业及未来的可再生能源产业都将有着深远的影响。
参考文献
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[5]黄忠干.农作物秸秆资源的综合利用[J].资源开发与市场, 1999, l5 (l) :32-34.
第二代生物燃料乙醇技术竞赛提速 篇8
从玉米制乙醇到秸秆制乙醇, 短短数年间, 折射的是却中国生物燃料的命运转折。中粮集团目前的研发重点之一就是纤维素制乙醇”, 中粮集团总裁助理、生化能源事业部总经理岳国君表示。
“我们要掌握纤维素制乙醇的核心技术, 在这个领域达到国际先进水平”, “纤维素制乙醇将是日后中国生物燃料发展的最重要方向”, 国家发展改革委产业协调司副司长熊必琳表示道。在国务院部门“三定”方案出台之前, 熊必琳作为国家发展改革委工业司副司长, 牵头协调了支持生物燃料发展的多项工作。
四大定点企业争相上马
我国生物燃料乙醇发展秉持“不与人争粮, 不与粮争地”的原则, 由几年前大面积发展玉米乙醇, 转向支持发展以木薯、红薯、甜高粱等非粮作物制乙醇, 并且积极推进纤维素制乙醇的试点工作。
按照《可再生能源中长期发展规划》, 到2010年, 中国将增加非粮原料燃料乙醇年利用量200万吨, 总利用量为300万吨。到2020年, 生物燃料乙醇年利用量将达到1000万吨。
国家发展改革委能源研究所可再生能源发展中心副主任任东明认为, 传统非粮作物作为乙醇原料竞争优势不明显, 其原料供应存在风险, 受到价格上涨、供给季节性、种植结构调整等多种因素制约, 是刚性需求对应柔性供给。而我国秸秆、林业废弃物等富含纤维素, 每年可利用量达到6亿吨。因此, 纤维素制乙醇是可持续发展的新选择, 目前最重要的问题是通过技术进步来降低成本。
任东明的看法得到岳国君的佐证:“2007年, 我们在广西北海投资达13亿元、年产20万吨木薯燃料乙醇项目已经投产。但是原料来源问题是一个难以突破的瓶颈, 同时木薯价格的迅速提高也为木薯乙醇项目的扩建增加了难度”。
他认为:“倘若不能寻找到足够的、新的非粮作物, 2020年1000万吨燃料乙醇年利用量这个目标对中国来说是个巨大的挑战”。
中粮集团在中国生物燃料乙醇领域是四分天下有其三, 控股和参股了国家燃料乙醇定点生产企业3家, 包括黑龙江华润酒精、吉林燃料乙醇公司以及丰原生化。
岳国君表示:“中粮集团早把眼光放在了纤维素制乙醇身上, 在纤维素乙醇项目上已经取得了较快进展。到目前为止, 中粮集团已经拥有36项燃料乙醇方面的专利, 其中, 和纤维素乙醇相关的有14项”。
早在2006年4月, 中粮集团就与丹麦诺维信公司合作, 在黑龙江肇东建立了年产500吨的纤维素乙醇中试装置, 目前这个装置运行良好, 未来打算扩大生产规模”。
事实上, 除中粮集团在黑龙江肇东的纤维素制乙醇试点外, 中粮旗下的丰原生化、吉林燃料乙醇公司以及由中石油控股的河南天冠燃料乙醇有限公司, 都纷纷在进行纤维素制乙醇的试验工作, 目前均已有所进展。
河南天冠集团总工程师杜风光也表示:“2008年5月8日, 我们研制建成了我国首条年产5000吨纤维乙醇项目产业化生产线, 并且顺利产出了第一批纤维乙醇。通过生物发酵, 每年它可以将3万多吨的农作物秸杆转化为绿色燃料乙醇。目前, 我们已掌握并拥有了完整系统的、具有多项自主知识产权的纤维乙醇生产技术”。河南天冠集团董事长张晓阳表示:“天冠将在周边乡镇复制6000至10000吨纤维乙醇标准化示范工厂, 到2012年底前, 争取建成10个厂, 到2020年前后建成100个厂, 形成初步规模产业”。
国际研发进展可喜
实际上, 第二代生物燃料乙醇技术正在走向商业化已成为国际共识。
2007年2月, 美国能源部宣布在今后4年内为6座生物炼油厂项目投资3.85亿美元, 并将投资3380万美元用于支持开发商业化可行的酶, 用于生产纤维素乙醇。
美国明尼苏达州农业厅农业市场服务处处长马柯瀚表示, “明尼苏达州即将开始纤维素制乙醇的研发工作。目前, 正在相关机构进行技术合作方面的洽谈。”明尼苏达州是美国重要的燃料乙醇生产基地。2007年, 明尼苏达州生产玉米乙醇达3.7亿加仑, 销售收入达到30亿美元。
据了解, 在美国燃料乙醇已经拥有一个大市场, 占汽油消费的6%。美国2007年《能源法案》要求到2020年乙醇产量达到360亿加仑。而由于原料的限制, 玉米乙醇的产量最多为150亿加仑。至少有210亿加仑为其他原料乙醇, 其中将有160亿来自纤维素。
美国的税收与研发经费将进一步支持燃料乙醇尤其是纤维素乙醇产业的发展。
值得庆幸的是, 不仅在美国, 在欧洲、加拿大等发达国家, 纤维素乙醇的产业化研究工作也正在进行。截至2008年8月, 全球有超过40个纤维素乙醇示范项目, 第二代生物燃料技术迈向商业化步伐加速。
诸多国际集团已经瞄准纤维素制乙醇行业的巨大商机, 纷纷开展此项业务, 国际汽车业巨头通用汽车就是其中代表。
2008年1月和5月, 通用汽车分别宣布与美国Coskata及Mascoma公司在新一代乙醇燃料技术领域内建立战略联盟, 以加速其商业化进程。通用汽车中国公司副总裁陈实表示, “中国可以在非粮食耕作土地上, 利用林作物的废弃物、包括柳枝稷的能源作物、甚至垃圾生产纤维素乙醇燃料。相信由Coskata、Mascoma这样的公司所致力研发的下一代纤维素乙醇燃料解决方案在中国市场将有非常大的潜力”。
美国Coskata能源公司副总裁Wes·Bolsen透露:“Coskata公司将在2009年开始试产纤维素乙醇汽油。量产后, 扣除工厂的建设成本, 其纤维素乙醇燃料的生产成本将低于1美元/加仑。Coskata公司的第一座全规模工厂年产能力为5000万～1亿加仑乙醇燃料, 2011年将正式投产”。
Mascoma公司董事长兼首席执行官Bruce amerson表示, Mascoma公司已开始应用其联合生物加工生物化学转化技术试产乙醇燃料, 并计划在2009年中将该技术应用于纽约州的实验工厂。
他说:“我们的联合生物加工技术在由纤维素原料提取制造乙醇燃料过程中, 大大降低了添加剂和酶的使用程度, 从而有效控制了制造成本。这样的技术可以使我们在不消耗粮食的前提下, 实现燃料乙醇更快速、更有效率、更具经济性的低成本生产”。
技术比拼时代到来业内人士都清楚, 第一代生物燃料乙醇也就是玉米等陈化粮制乙醇, 并没有多大的技术含量。即使现在, 用木薯、红薯等作物制燃料乙醇, 也只能算是一代半, 在技术上并无核心突破。但是即将开始的第二代生物燃料乙醇“竞赛”, 就是真正以技术实力进行比拼了。
“整个生物质技术是我国与世界先进水平差距最小的高技术领域之一, 研发差距在5年以内”, 任东明说道。
中粮集团、河南天冠作为我国生物燃料乙醇的核心企业, 都在不遗余力地进行核心技术创新, 以期加快纤维素制乙醇的商业化步伐。
中粮集团岳国君表示, “现在以纤维素生产燃料乙醇, 相对于现在的汽油和玉米生产燃料乙醇, 成本相差比较大, 目前还不具备大规模商业化的条件技术。未来发展的难点还在于技术的突破。现在技术进步的核心是围绕成本的降低”。
他还透露, 目前中粮集团正在和普渡大学教授、美国绿色科技公司总裁Nancy Ho洽谈技术合作。Nancy Ho博士表示, “我们的技术主要是应用一种特殊酵母来提高纤维素制乙醇的转化率, 从而使其更加经济、安全、环保。目前已在美国、加拿大等多个国家进行了试验, 正在推广之中, 已经取得了不错效果”。
岳国君说:“国家对于生物燃料乙醇尤其是纤维素乙醇的生产, 提供了相当大的支持。没有国家的强力支撑, 这个产业仅仅依靠商业化是无法快速发展的。”据了解, 截至目前, 国家按照据实补贴、保本微利的原则, 根据原料价格等因素, 对国内4大生物燃料乙醇基地补贴有轻微差别, 大致都在2000元上下浮动。并且, 已累计在10个省份进行乙醇汽油的推广使用。
任东明说, 目前国家给生物燃料方面的支持政策不少。2006年5月, 国家制定施行了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》, 发展专项资金通过中央财政预算安排, 用于支持石油替代可再生能源开发利用, 重点是扶持发展生物乙醇燃料、生物柴油等。另外, 国家还有《生物能源和生物化工原料基地补助资金管理暂行办法》, 给林业原料基地补助标准为200元/亩, 农业原料基地补助标准原则上核定为180元/亩, 补助金额由财政部按具体标准及经核实的原料基地实施方案予以核定。同时, 他还表示:“这些政策在执行起来还需要一些配套的细节办法, 才能更好地将国家支持落到实处”。
燃料乙醇政策研究及定价机制探讨 篇9
目前世界范围内的一种发展趋势是,用生物质乙醇取代普通汽油中的MTBE成分。MTBE成分是被国际公认的严重危害地下水资源的汽油添加剂。乙醇替代MTBE,不但能提高油品辛烷值,而且作为增氧剂能使汽油燃烧更完全,避免地下水资源污染。
生物乙醇作为一种清洁燃料和油品改良剂、增氧剂,可明显提高油品燃烧质量,改进发动机燃烧效果,有效减少一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、未燃碳氢化合物和烟尘、PM2.5以及苯系物等致癌物质的排放污染。据美国环保署( EPA) 研究结果表明,使用E10汽油( 加入10%乙醇) 替代常规普通汽油,可减少汽车尾气中PM2.5排放达36%~64%,降低致癌物苯排放达25%。国内北京理工大学汽车动力性及排放测试国家专业实验室和北京汽车研究所研究表明,从总量上来看,燃用E10乙醇汽油比燃用汽油表面积浓度和体积浓度分别降低了45.12%和53.03%[1]。
从欧美到东南亚,越来越多的国家要求在汽油中添加一定量( 10%~20%) 乙醇作为运输燃料,以减少大气污染物排放和缓解化石能源供应压力。据分析机构F.O.Licht发布的报告显示,2014年全球乙醇产量有望从2013年的8 720万立方米增至9 160万立方米[2]。
当前,我国汽车保有量已超过1.54亿辆[3],汽车尾气排放污染日趋严重,承担着巨大的减排压力。尽快在国内更大范围推广燃料乙醇,是低成本改善空气质量,治理雾霾天气的有效途径之一。根据中国酒业协会统计,2013年全年国内燃料乙醇消费量已经达到221.7万吨[4],乙醇汽油推广已经覆盖11个省份,加上浙江、广东、江西、海南新核准项目,乙醇汽油将覆盖15个省份。
然而,当前燃料乙醇生产企业正面临着生存危机。自2014年7月至今,不足5个月时间内,国际油价累计跌幅已达30%。受此影响,国内成品油价格自7月22日开始至11月14日连续经历了八连跌,累计降幅1 515元 / 吨,相对应燃料乙醇销售价格累计下降1 464元 / 吨。而与2010年相比, 粮食原料价格上涨260元 / 吨左右,导致成本增加840元/ 吨, 逐步恢复消费税、取消增值税退税使纳税成本增加300元 / 吨。严峻的外部经营环境使国内燃料乙醇生产企业在目前的市场及 行业政策 环境下 ,整体处于 严重亏损 经营的窘 迫困境。单位粮食燃料乙醇销售亏损额高达2 000元左右,且据专家预测,国际油价仍处于下降通道中,未来价格很有可能进一步大幅下跌。同时,国内粮食价格仍保持平稳上升趋势,依据财政部财建[2014]91号文件,燃料乙醇补贴标准持续下调, 这些都促使燃料乙醇产业的亏损持续加大,整个行业面临着生死存亡危机。
二、国内燃料乙醇政策及存在问题
( 一) 燃料乙醇政策发展历程
2000年 ,原国家计委、经贸委等部门组成了车用乙醇汽油推广工作领导小组,并建立联席办公会议制度,国家计委、经贸委、财政部、公安部、工商行政管理总局、税务总局、国家质量监督检验检疫总局、环保局等八部委和中国石油、中国石化等公司联合,推动车用乙醇汽油在我国的推广应用工作。
2001年 ,由原国家计委牵头 ,负责燃料乙醇和车用乙醇汽油的推广规划及项目建设,原国家经贸委负责车用乙醇汽油试点及推广应用。按照“先试点后推广”的原则,河南、安徽、黑龙江、吉林燃料乙醇项目陆续开工建设,并在河南南阳市、郑州市、洛阳市和黑龙江省肇东市、哈尔滨市五个城市开展车用乙醇汽油的试点,试点取得成功经验后,在全国更大区域推广应用。从2001年开始,经过一年试点,证明车用乙醇汽油无论在技术上还是管理上都是可行的,且环境效应良好,社会效益显著。为了统筹安排燃料乙醇产业发展和车用乙醇汽油推广应用,国家发展和改革委员会制定了《车用乙醇汽油“十五”专项规划》 和《燃料乙醇及车用乙醇汽油“十五”发展专项规划》 ,并着手准备立法。
2004年初,国家发改委、财政部、商务部、公安部、税务总局、国家环境保护总局、国家工商行政管理总局、国家质量监督检验检疫总局等部门联合以发改工业[2004] 230号文件通知的形式,下发了关于《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车 用乙醇扩大试点工作的实施细则》。这是试点期内燃料乙醇推广应用的主要政策依据。 根据试点方案,为鼓励燃料乙醇推广,国家对于批准生产的燃料乙醇企业有如下优惠:企业生产调配车用乙醇汽油用变性燃料乙醇的增值税实行先征后返;免征用于调配车用乙醇汽油的变性燃料乙醇5%的消费税;企业生产调配车用乙醇汽油用变性燃料乙醇所使用的陈化粮享受陈化粮补贴政策;变性燃料乙醇生产和变性燃料乙醇在调配、销售过程中发生的亏损,实行定额补贴[5]。
2005年2月 ,国家出台了《可再生能源法》 ,国家以立法形式支持包括燃料乙醇在内的生物能源的发展。
( 二) 具体的扶持政策
从乙醇汽油试点推广到现在,国家对燃料乙醇的扶持政策分四个阶段[6]:
第一阶段:2001—2003年,对燃料乙醇生产企业采用的是按保本微利原则进行据实补贴,控制利润水平约为2%~3%, 扶持方式是从原料收购和销售环节进行补贴,同时还享受税收返还和减免优惠。
第二阶段:2004—2006年,对燃料乙醇生产企业采用的是定额补贴政策,补贴依据是财政部《关于燃料乙醇亏损补贴政策的通知》( 财建 [2004]153号) 。同时延续了试点期内“燃料乙醇免征5%的消费税 ,增值税实行先征后返”的税收政策,陈化粮补贴政策和燃料乙醇定价机制。
第三阶段:2007—2011年,对燃料乙醇生产企业采用的是弹性补贴政策,补贴依据财政部《生物燃料乙醇弹性补贴财政财务管理办法》。 该政策实施与国际油价粮价以及标准生产成本相挂钩的弹性补贴机制,继续享受税收返还和减免优惠。
第四阶段:2012—2015年,是去燃料乙醇扶持政策的过程,燃料乙醇补贴逐年降低,直至取消。对税收的返还和减免优惠也将逐步取消,增值税退还比例从100%逐年降低20%, 直至取消;消费税逐年恢复征收至5%。
( 三) 定价机制
按照《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》要求,变性燃料乙醇结算价格,按国家发展和改革委员会同期公布的90号汽油出厂价( 供军队和国家储备) ,乘以车用乙醇汽油调配销售成本的价格折合系数0.9111,为变性燃料乙醇生产企业与石油、石化企业的结算价格。2011年2月,国家发改委发出了《关于调整变性燃料乙醇价格的通知》( 发改办能源[2011]316号文件) ,变性燃料乙醇结算价格,调整为93号汽油出厂价, 乘以车用乙醇汽油调配销售成本的价格折合系数0.9111。
( 四) 政策分析和存在的问题
1.定价机制存在问题
目前 ,燃料乙醇 定价是按 照93号汽油的 出厂价乘 于0.9111,这个定价机制存在着较大的问题。其一,根据目前汽油定价机制,汽油价格和国际原油价格基本同步,这个定价机制等于让汽油销售商基本锁定了收益,而让燃料乙醇生产商承担了全部风险。特别是随着原油价格深度持续的下跌, 将使燃料乙醇生产企业面临濒临倒闭的风险。这与国家保护燃料乙醇行业作为绿色可替代能源发展的战略初衷相违背。其二,燃料乙醇的成本约80%来自于原料粮,而国家为了保护农民的种粮积极性,托市收购粮食。从2008年以来,玉米价格从1 700元 / 吨上涨到2 350元 / 吨,粮食价格基本处在上涨通道区间;同时原油价格却在下降的通道,原油价格从最高147美元 / 桶下降到最近的67美元 / 桶。所以,在中国粮食市场非市场化情况下,却将燃料乙醇的定价强行与国际市场化原油价格相挂钩,这本身就是不合理也是不可持续的。从鼓励燃料乙醇产业发展的角度看,燃料乙醇定价与国家收储粮食价格挂钩,更有利于整个行业的健康和持续发展。
2.法规体系不健全
在乙醇汽油推广初期,各地方政府都是颁布地方政府《车用乙醇汽油管理办法》 ,以政府令形式对乙醇汽油的推广进行管理。2005年2月,《可再生能源法》颁布,提出了“国家鼓励生产和利用生物液体燃料。石油销售企业应当按照国务院 能源主管部门或者省级人民政府的规定,将符合国家标准的生物液体燃料纳入其燃料销售体系”,使乙醇汽油的推广有法可依。
然而,《可再生能源法》更像是一部可再生能源电力法, 大量篇幅都在解决可再生能源发电问题。整部法律中,仅第16条第l款和第3款明确涉及生物质燃料问题。目前还缺乏《生物质能法》 等具体立法文件,缺乏生物燃料的总体发展目标, 石油天然气行业也缺乏明确的应承担的义务,定价和流通原则均未提及。如果生物质燃料想要纳入汽油等成品油的销售体系,遇到的阻力将非常大。石油天然气行业虽然在产业链、技术等方面没有电力行业复杂,但是涉及的利益集团同样难以触动。”[7]
对于不具备竞争力的可再生能源产业,要想与传统能源进行抗衡,进行政策上的扶持在国际上也是通行做法。生物燃料行业产生亏损如何弥补,在《可再生能源法》也没有提及。在《 可再生能源法》中可再生能源发展基金支持可再生能源发电和开发利用活动,支持的范围没有提到可用于生物燃料。
另外,尚缺乏基本法来统一协调可再生能源与化石能源的基本关系。“大多数人都会将承载着无数光环荣誉的《可再 生能源法》看做是一部可再生能源产业发展的基本法。但事实上,《可再生能源法》最多只是一部产业促进法和能源生产法,而非基本法。”[7]
三、美国法规政策启示
( 一) 法 规体系
美国是目前世界上燃料乙醇推广应用最多的国家,也是相关配套法规政策最为完善的国家。美国从80年代开始推动燃料乙醇的发展,分别制定了《能源税收法案》、《原油暴利 所得税法》、《混合和解法案》、《 乙醇汽油竞争法》、《能源安全法案》 、《清洁空气法案修正案》(《可再生氧化规则》) 、《能源政策法1992》、《发展和推进生物质基产品和生物能源》、《 美国农业 法令》、《美 国创造就 业法案》、《 国家能源 政策法案2005》、《能源独立和安全法案2007》、《美国清洁能源和安全法案2009》等系列法案。这些法案分别从能源安全、税收优惠、环境保护、农业发展、创造就业等各角度形成了全方位的 法律保障体系。
( 二) 目标标准
美国环保署( EPA) 根据《国家能源政策法案2005》制定了强制性的《可再生燃料标准》RFS,根据RFS要求,2006年生物燃料利用量至少达到40亿加仑,并逐年增加到2012年75亿加仑。由于美国能源政策法的推动 ,实际到2007年已经基本 实现了2012年规划的 指标。2007年底 ,美国环保 署( EPA) 又根据《能源独立和安全法案2007》制定了RFSⅡ, 要求2008年生物燃料利用量达到90亿加仑,至2022年达到360亿加仑。RFSⅡ还提出了纤维素燃料( 农林废弃物等) 、生物柴油、先进生物燃料( 纤维素乙醇、生物质柴油等) 和可再生燃料( 玉米乙醇等) 四种可再生燃料的利用量,并对四种类型的生物燃料提出了最低温室气体排放要求,以2005年美国燃料平均温室气体排放强度为基准,纤维素燃料、生物柴油、先进生物燃料和可再生燃料温室气体减排门槛分别为60%、50%、50%和20%,对达不到温室气体排放要求的可再生燃料不能计入[8]。
( 三) 补 贴措施
美国对谷物乙醇汽油调合物给予45美分 / 加仑的税收优惠减免,乙醇进口关税为54美分 / 加仑,以提高从国外进口的价格。2008年美国国会通过了对纤维素生产燃料乙醇生产商实施税收优惠的新政策,确定每加仑燃料乙醇免税1.01美元。直至2012年初,美国针对谷物乙醇燃料的联邦税收补贴终止,三十年来,美国政府总共为此投资了200多亿美元[9]。
( 四) RFS实施与管理[8]
美国能源署负责RFS实施与管理, 根据2022年总体目标制定各年度具体实施要求。EPA根据每年工业、经济、农业和生物能产出情况,有权评估确定最小可再生燃料利用量。EPA还需根据美国能源署对下年度汽柴油消费量预测及前一年政策目标的实施情况,调整年度标准及四种可再生燃料混合比率,并在每年11月30日前公布。RFSⅡ要求所有负责汽柴油炼制、混配或进口最终出售到美国消费市场的责任商均需达到可再生燃料混配标准,即要求企业每年必须实现一定的可再生燃料配比责任量( Renewable Volume Obligation, RVO) 。可再生燃料生产商或者进口商通过EPA对所生产和进口的 生物燃料 申请注册 可再生燃 料身份码( Renewable Identification Numbers,RINs) 。而EPA可通过调试交易系统来检测追踪RINs的生产、交易和工期,避免可再生燃料信息的混淆。
四、政策建议、燃料乙醇定价机制与补偿
( 一) 政策建议
1.结合中国国情 ,建议逐步从能源安全、税收优惠、环境保护、农业发展、创造就业等多方面建立健全推进生物质能 发展的法律保障体系。
2.建议起草能源领域的基本法《能源法》。应制定一部包 容能源各环节的统一能源政策作为基础性法律,来指导我国分散的能源立法[10]。协调《电力法》、《 煤炭法》、《可再生能源法》 、《节约能源法》之间的关系。
3.在《可再生能源法》框架基础下 ,起草《生物质能法》明确鼓励生物质能发展具体方向,明确燃料乙醇等生物质能的生产、流通、分销等环节各相关企业和政府管理机构承担的责任和权利,定价机制,费用分摊、激励措施、强制执行机制。
4.根据《生物质能法》 ,参考美国的做法,由相关部门制定燃料乙醇硬性发展目标,优先支持纤维素乙醇等先进生物燃料的发展。制定生物燃料的混配标准,明确化石燃料制造和销售企业必须承担的可再生燃料配比责任量,推进可再生燃料身份码的实施与管理。
( 二) 燃料乙醇新定价机制与补偿
1.定价机制
根据中国国情,目前燃料乙醇定价依据93号汽油价格0.9111是不合理的 ,建议燃料乙醇定价与国家托市收购的粮食价格挂钩,乘以一定的系数进行计算得出。具体计算方法如下:
燃料乙醇价格 = 燃料乙醇除原料外综合成本 +( 国家托市收购的粮食价格)×3.3
计算依据:约3.3吨粮食生产1吨乙醇,根据鼓励先进淘汰落后的原则,燃料乙醇除原料外综合成本由财政部核定。
2.改变生物燃料乙醇推广环节的补偿机制
根据以往政策,国家补贴都是在燃料乙醇的生产环节,虽然调动了燃料乙醇生产企业的积极性,但对于下游销售企业却没有带来任何好处。为了调动下游企业的积极性,必然要对其进行补偿,这也是国家将燃料乙醇定为汽油价格的0.9111的重要原因。然而在上述以玉米价格为定价基础的情况下, 特别是在原油价格下跌的情况下,会导致下游汽油销售企业利益受损,为保证产业相关推动方的利益,建议对汽油销售企业进行补偿,测算出在不同原油价格情况下汽油销售企业亏损的数额,依据该数额通过可再生能源基金进行补偿。
摘要：针对目前燃料乙醇行业发展的困境,结合现行法规政策体系、补贴政策和定价机制,分析存在的问题,借鉴美国法规体系、目标标准、补贴措施和RFS实施与管理,提出政策建议、燃料乙醇新定价机制与燃料乙醇推广环节的补偿机制。
生物质燃料乙醇研究进展 篇10
目前, 中国是继巴西、美国之后全球第三大生物燃料乙醇生产和消费国。“十一五”期间将生产600万吨生物液态燃料, 其中燃料乙醇500万吨。实践证明我国过去以粮食为原料生产燃料乙醇, 不符合国情, 探索非粮能源资源是大势所趋。全国相关研究正如火如荼进行着, 呈现一派“百花齐放, 百家争鸣”的景象。特别是筹建中的中国科学院青岛生物能源与过程研究所, 顺应时代潮流而生, 肩负历史、国家使命, 是集中力量办大事的“国家队”。
2 中国能源战略
随着全球变暖和化石能源消耗, 人们对新型替代能源———乙醇的关注度日益上升, 正成为许多国家新能源政策的重要组成部分。以此为契机, 8年前中国上马了燃料乙醇项目, 也意在解决过剩陈化粮问题。经过1999-2005几年间不懈努力, 国家首批4家燃料乙醇定点生产企业完成了规划建设的102万吨产能, 基本实现了“十五”提出的“拉动农业、保护环境、替代能源”三大战略目标。然而我国人口众多, 人均耕地少, 用大量粮食生产燃料乙醇必然要和人“争食”、“争土地”, 造成人类生存空间越来越小, 不符合我国国情。因此, 2006年12月国家发改委和财政部联合下发了《关于加强生物燃料乙醇项目建设管理、促进产业健康发展的通知》要求生物燃料乙醇项目建设需经国家投资主管部门核准, 未经国家核准不得增加产能。
在规划实施中, 国家采取国际通行做法, 对燃料乙醇生产给予财政补贴和产业政策扶持。财政补贴额逐年减少, 2007年每生产一吨燃料乙醇国家给予1373元补贴, 到2008年底将采取弹性补贴方式以尽可能避免企业亏损。未来工作依据是国家《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》, 其总体思路是积极培育石油替代市场, 促进产业发展;根据市场发育情况, 扩大发展规模;确定合理布局, 严格市场准入;依托主导力量, 提高发展质量;稳定政策支持, 加强市场监管。其基本原则有7条:因地制宜, 非粮为主;能源替代, 能化并举;自主创新, 节能降耗;清洁生产, 循环经济;合理布局, 留有余地;统一规划, 业主招标;政策支持, 市场推动。
3 燃料乙醇效益
燃料乙醇是通过对乙醇进一步脱水, 再加上适量变性剂制成。目前, 中国试点推广的E10乙醇汽油是在汽油中掺入10%纯度达99.9%以上的乙醇制成。简而言之, 燃料乙醇发展实现了“十五”规划中提出的“拉动农业、保护环境、替代能源”三大战略目标, 不仅部分解决了汽油紧张, 拉动了大宗农产品的消费, 为农民增加了收入, 也促进了国家可持续发展战略。乙醇燃烧值仅为汽油2/3, 但其分子中含氧, 抗爆性能好, 取代传统MTBE为汽油抗爆、增氧添加剂, 避免了其毒害性 (致癌, 地下水污染) , 具有优良能源、环保效益。如汽油中乙醇添加量≤l5%时, 对汽车行驶性能无明显影响而尾气中温室气体含量降低30%-50%。添加10%, 其辛烷值可提高2-3倍, 还可清洁汽车引擎, 减少机油替换使其动力性能增加。事非偶然, 联合国工业发展组织就在维也纳乙醇专题讨论会上提出:“乙醇应该被当作燃料和化工原料永久的和可供选择的来源”。
4 燃料乙醇生产原料
一次能源必将耗竭, 研究、开发可再生能源势在必行。以混配乙醇汽油 (E10乙醇汽油) 为例, 每用1000万吨就可节省1O0万吨汽油, 而要提炼这些汽油至少需要300万吨原油, 足见乙醇的能源战略地位。
燃料乙醇生产原料主要有玉米 (美国) 、甘蔗 (巴西) 、薯类、谷类等。不同原料全生命周期的能量效益也不同, 由高到低依次是甜甘蔗、甜高梁>木薯>玉米、小麦。如巴西甘蔗能量比达到1:8以上, 玉米、小麦等粮食作物及木薯、甘薯大约是1:1.3～1.4, 产生正效益。然而以粮食为原料, 势必与人“争粮”、“争地”, 利用非粮资源是大势所趋。非粮资源包括木薯、甘薯、甜高梁, 还有大量粮食作物秸秆, 农业、工业、生活废料等纤维素、半纤维素、木素及其它可用生物有机质资源。其中, 纤维素是地球上贮量最丰富的有机物, 其能量来自太阳, 通过植物光合作用固定下来。每年地球上由光合作用生成的植物体总量达1.5×l011kg, 40%是纤维素。按全球人口平均, 每人每天可分摊到56kg。
5 燃料乙醇生产路线
对于生物质衍生合成气制乙醇有并存、竞争的化学法、生物法两种转化技术:
生物法:纤维素、半纤维素, 酸解或酶解或发酵→单糖 (五碳、六碳糖) , 化学、酶催化及微生物发酵→乙醇
化学法:纤维素、半纤维素、木素及其它生物体有机物, 热解→合成气 (H2, CO) , 化学或酶催化或微生物发酵→乙醇
在某些方面, 化学法好比西药, 强烈、见效快, 生物法好比中药, 温和、见效慢。两种方法“各有千秋”, 其制约因素是成本和高效、廉价催化剂、酶和合适微生物的开发等关键技术。总而言之, 生物法具有选择性、活性好、反应条件温和等优点, 但原料利用率低、反应时间长、产物浓度低及酶、微生物活性易受影响且纤维素降解和单糖转化所需酶、微生物适于不同反应条件, 不能很好耦合。相比, 化学法具有原料利用率高、反应时间短、催化剂构成简单、没有严格反应条件限制等优点, 但为高温、高压过程, 对设备要求高。
6 能效分析
生物质直接燃烧热效率很低, 只有10%左右, 而将它们转化成气体或液体燃料 (甲烷、氢气、乙醇、丁醇、柴油等) 热效率可达30%以上, 缓解了人类面临的资源、能源、环境等一系列问题。其次, 乙醇燃烧值仅为汽油2/3, 但分子中含氧, 用作汽油添加剂抗暴性能好、低排放, 可提高其辛烷值2-3倍, 还能使汽车动力性能增加等。
7 经济分析
目前中国试点推广的E10乙醇汽油价格按国家同期公布的90号汽油出厂价乘以价格系数0.911。90号汽油目前出厂价不到5000元/吨。由于玉米价格上涨导致生产成本增加, 每销售1吨燃料乙醇要亏损数百元且在汽油多次提价之前, 每吨亏损一度达到了1000多元。此外, 燃料乙醇定价机制不合理, 有两个“倒挂”, 不能充分体现其价值:一是油价倒挂, 我国原油价格和国际市场接轨, 但成品油没有实现接轨;二是燃料乙醇产品价格倒挂。原本成品油价格就低, 再乘以0.911所形成的价格对燃料乙醇经济性就很差。另外, 以燃料乙醇取代高价MTBE, 而燃料乙醇各项指标接近或优于MTBE, 价格更高才合理, 但并非如此, 从技术上也没有充分体现其经济性。就目前生产工艺而言, 燃料乙醇生产成本本来就很高再加上定价机制不合理, 导致生产企业严重依赖于国家财政补贴。
建议
要实现我国生物燃料规模化生产, 关键要解决好资源、技术、市场、国家投资、价格和税收政策四个环节问题;在尽量不与粮食作物争地的情况下, 积极开发非粮原料种植基地;努力开发自主知识产权, 争取生产技术、设备国产化;延长产业链, 除燃料乙醇外生产如乙酸乙酯、乙烯、环氧乙烷等化工产品。这样, 实现了对资源综合利用, “吃干榨尽”, 大大提高了农产品附加值, 也在一定程度上减少了企业亏损。
摘要：本文分析了燃料乙醇发展经济、能源、环境、社会效益, 肯定了其能源战略地位, 提出几条实现我国生物燃料规模化生产的可行性建议以资借鉴。