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我國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

2010-02-10 08:18張文彬徐艷麗
中國糖料 2010年3期
關(guān)鍵詞:木薯高粱甘蔗

張文彬,蔡 葆,徐艷麗

(1.黑龍江大學(xué),哈爾濱 150080;2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所,哈爾濱 150080;3.新疆博樂市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,博樂 833400)

生物燃料乙醇是指以植物為原料,經(jīng)過發(fā)酵、蒸餾制得濃度95%左右的乙醇,經(jīng)脫水、變性后水體積小于0.5%的無水乙醇,再與適量汽油按一定比例混配成為可用于發(fā)動機的燃料。生物燃料乙醇是清潔的可再生能源的重要組成部分,因其具有資源豐富、排放性能與動力性能好、燃燒積炭少、使用方便等優(yōu)點,已成為人們關(guān)注的焦點。早在20世紀(jì)30年代,美國就開展了生物燃料乙醇的研究及應(yīng)用,被開發(fā)作為車用燃料,取得了很大成績。70年代的兩次石油危機促使巴西和美國率先推行生物燃料乙醇發(fā)展計劃,加拿大、法國、西班牙等國隨之效仿,形成了一定規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用市場。尤其是近年原油價格高位運行,不僅美歐發(fā)達(dá)國家采取一系列政策措施鼎立支持生物燃料乙醇發(fā)展,一些發(fā)展中國家也紛紛提出發(fā)展目標(biāo)。目前,一些具有農(nóng)業(yè)資源優(yōu)勢的國家,如英國、荷蘭、德國、奧地利、印度、菲律賓、南非等國政府都制定了規(guī)劃,積極發(fā)展生物燃料乙醇工業(yè)并推廣應(yīng)用于運輸業(yè)。

在中國,2005年消耗原油3.17億t,其中進口量占42.9%。開發(fā)生物燃料等可再生能源有助于減小我國對原油進口的依賴,增強國內(nèi)的能源供應(yīng)安全。生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)是個敏感的事物,它的發(fā)展與走向勢必對我國的農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)保、交通、財政等諸多方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。認(rèn)識和關(guān)注我國和世界生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r,對我國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)政策制定、結(jié)構(gòu)調(diào)整及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有一定的參考意義。

1 生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

1.1 全球生產(chǎn)生物燃料乙醇的國家

生產(chǎn)燃料乙醇的國家包括美國、巴西、中國、印度、德國、法國、俄羅斯、加拿大、西班牙、澳大利亞、南非、哥倫比亞、波蘭、意大利、瑞典、英國、泰國、烏克蘭、沙特阿拉伯、印度尼西亞、阿根廷、贊比亞、立陶宛、荷蘭、匈牙利、芬蘭、日本、巴基斯坦、韓國、危地馬拉、厄瓜多爾、尼加拉瓜、拉脫維亞、墨西哥、捷克、哥斯達(dá)黎加、古巴、多米尼加、牙買加、馬拉維、毛里求斯、津巴布韋、肯尼亞等。

1.2 生物燃料乙醇生產(chǎn)的原料及其綜合比較

世界燃料乙醇生產(chǎn)原料可分為,糖料作物類:甘蔗、甜菜、甜高粱(及其副產(chǎn)品糖蜜等);淀粉作物類:玉米、麥類(小麥、大麥、黑麥等)、稻米、高粱;薯類(甘薯、木薯、馬鈴薯)和木質(zhì)纖維類(植物結(jié)稈等)三大類。目前生物燃料乙醇生產(chǎn)大約60%來自于糖料作物(主要是甘蔗,其次是甜菜和甜高粱),約40%來自于淀粉質(zhì)作物(主要是糧食作物玉米,其次是小麥,還有木薯等)。

1.2.1 世界各地生產(chǎn)生物燃料乙醇的原料 巴西幾乎全部使用甘蔗,近幾年又增加木薯作原料;美國90%以上用玉米,近幾年增加了甜菜和甜高粱比例;歐盟以甜菜和谷物為主生產(chǎn)燃料乙醇,法國70%用糖甜菜,德國、西班牙、瑞典用小麥(大麥、黑麥)、甜菜;加拿大用玉米、小麥、大麥;泰國用玉米、甘蔗、稻谷;澳大利亞用玉米、甘蔗、甜高粱;印度主要以甘蔗的副產(chǎn)品糖蜜為原料,近幾年致力于開發(fā)甜高粱作原料。以甘蔗做原料的國家還有秘魯、哥倫比亞、中美洲國家、津巴布韋等。日本則以農(nóng)、林廢棄物等未利用資源直接發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇。中國以玉米、小麥為主,2007年后重點轉(zhuǎn)向以非糧作物,以木薯、甘薯,甜高粱、甜菜、甘蔗等為原料。

1.2.2 原料作物指標(biāo)綜合比較 ⑴世界上:國外以美國的玉米、巴西的甘蔗、法國的甜菜為例的研究表明,單位面積原料生產(chǎn)乙醇量(L/hm2):甜菜(6900)>甘蔗(5700)>玉米(3100);單位重量原料生產(chǎn)乙醇的量(L/t):玉米(380)>甜菜(100)>甘蔗(75);生產(chǎn)單位量的乙醇需原料成本(美分/L):甘蔗(8)<玉米(24)<甜菜(25)。

⑵在中國:進行了生產(chǎn)燃料乙醇原料作物(甘蔗、甜高粱、釀酒高粱、玉米、稻米、小麥、甘薯、馬鈴薯、木薯、甜菜)的比較試驗,結(jié)果表明:作物經(jīng)濟產(chǎn)量(t/hm2)由高到低順序為:能源甘蔗(150~300)>水果甘蔗(120~150)>糖料甘蔗(75~105)>甜高粱莖稈(37.5~52.5)>甜菜(30~45)>鮮馬鈴薯(27~37.5)>鮮甘薯=鮮木薯(22.5~37.5)>稻米(7.5~9)>玉米(6~9)>甜高粱籽粒=釀酒高粱=小麥(3.75~5.25);生產(chǎn)單位量的乙醇需原料成本(元/t)由小到大順序為:糖料甘蔗(1918~3661)<能源甘蔗(1966~3863)<甜高粱莖稈(2150~4320)<水果甘蔗(2242~4610)<鮮木薯(2828~4400)<鮮甘薯(2401~5209)<甜菜(3221~4603)<小麥(4148~5394)<玉米(4148~4874)<鮮馬鈴薯(2816~7333)<甜高粱籽粒=釀酒高粱(4608~5966)<稻米(6571~7542);公頃作物產(chǎn)乙醇量(t/hm2)由高到低順序為:能源甘蔗(10.1~27.5)>水果甘蔗(0.8~12.0)>糖料甘蔗(0.4~10.7)>鮮木薯(2.8~6.0)>鮮甘薯(2.2~6.2)>甜高粱莖稈(2.6~4.9)>鮮馬鈴薯(1.8~5.3)>稻米(3.0~3.8)>甜菜(2.3~3.9)>玉米(2.1~3.6)>小麥(1.4~2.1)>甜高粱籽粒=釀酒高粱(1.3~2.0);公頃效益(元/hm2)由高到低順序為:能源甘蔗(30616~86105)>糖料甘蔗 (16647~35573)>水果甘蔗 (18656~28745)>鮮木薯 (6108~15511)>甜高粱莖稈 (7419~13082)>鮮甘薯(5733~11124)>甜菜(4055~9369)>玉米(1800~5748)>小麥(1179~4438)>鮮馬鈴薯(-1776~3583)>甜高粱籽粒=釀酒高粱(429~2097)>稻米(-2078~2541);生產(chǎn)單位重量的乙醇所需的土地面積(hm2/t)由小到大順序為:能源甘蔗(0.0364~0.0991)<水果甘蔗(0.1039~0.1182)<糖料甘蔗(0.1314~0.1421)<鮮木薯(0.2133~0.2793)<鮮馬鈴薯 (0.2607~0.3911)<鮮甘薯 (0.2668~0.2778)<甜高粱莖稈 (0.2743~0.2868)<稻米(0.2793~0.3129)<甜菜(0.2923~0.3836)<玉米(0.3154~0.4190)<小麥(0.5158~0.6704)<甜高粱籽粒=釀酒高粱(0.5682~0.6901)。

1.3 全球生物燃料乙醇產(chǎn)量、消費與進出口

1.3.1 總產(chǎn)量呈上升趨勢 全球生物燃料乙醇,1984~1998年總產(chǎn)量為128.8~205.2億L,平均每年以5.5%的增長率呈平穩(wěn)、緩慢的上升發(fā)展?fàn)顟B(tài),1999~2009年總產(chǎn)量為188.2~727.8億L,平均以每年54%的增長率呈快速的上升發(fā)展趨勢。

1.3.2 美國和巴西占世界生物燃料乙醇總產(chǎn)量的69%以上 2006年,生物燃料乙醇產(chǎn)量居前10位的國家依次是:美國、巴西、中國、印度、法國、德國、俄羅斯、加拿大、西班牙、南非,產(chǎn)量分別是 183.8、170.0、38.5、19.0、9.5、7.6、6.5、5.8、4.6、3.9 億 L,2009 年,居前 9 位的國家或地區(qū)是美國、巴西、歐盟、中國、泰國、加拿大、印度、哥倫比亞、澳大利亞,產(chǎn)量分別為 406.9、249.0、39.4、20.5、16.5、11.0、3.57、3.2、2.25 億 L(因不同年份資料來源不同而有差異)。其中美國和巴西兩國的產(chǎn)量2004~2006年占全球總產(chǎn)量的69%左右,2007~2009年上升為89%左右。巴西在可再生能源利用方面全球領(lǐng)先,其可再生能源的原料利用率已經(jīng)達(dá)到44.6%,目標(biāo)是達(dá)到50%,而全球的平均利用率是13.5%。在巴西汽油中添加乙醇比例最高為20%~25%,其它國家一般為5%~10%。2008年巴西燃料乙醇生產(chǎn)快速增長,達(dá)到245億L,巴西非柴油汽車燃料消費的一半以上,已第一次來自于乙醇。美國仍保持燃料乙醇生產(chǎn)的領(lǐng)先國地位,2008年生產(chǎn)了340億L,2009年上升到406億L。

在中國生物燃料乙醇總體呈增長趨勢,2006年,我國生物燃料乙醇產(chǎn)量達(dá)到144萬t(全國4家大型國有生物乙醇生產(chǎn)商產(chǎn)量達(dá)102萬t);2007年產(chǎn)量約160萬t;2008年產(chǎn)量152萬t(全國5家大型國有生物乙醇生產(chǎn)商產(chǎn)量146萬t);2009年產(chǎn)量170萬t。其中主要是以谷物為原料生產(chǎn)的。我國已成為世界上繼巴西、美國之后的第三大生物燃料乙醇生產(chǎn)國。

1.3.3 美國是消費和進口大國,巴西是消費和出口大國 目前,世界可再生能源消費僅占總能源消費的14%,而巴西占45%。2005年,世界生物燃料乙醇總消費量為330億L,其中,美國、巴西、歐盟、中國、日本、其它國家,分別為 153、133、16、10、5、13 億 L,分別占世界的 46.4%、40.3%、4.8%、3.0%、1.5%、3.9%。 美國和巴西是消費大國,2006~2008年美國進口燃料乙醇年平均達(dá)21億L,消費量203.5~364.8億L。巴西50%以上的汽車使用乙醇燃料,巴西政府還特別注重擴展新能源的海外出口市場。2004~2006年,巴西向美國、印度、日本、瑞典、韓國、荷蘭、薩爾瓦多等國出口燃料乙醇19~28億L,呈逐年增加之勢。在歐盟,消費量比較大的是德國、法國、瑞典、西班牙、波蘭、英國,2007 年分別為 3408、3174、2113、1310、991、907GWh。 中國 2005 年乙醇汽油消費量占全國汽油消費市場的20%,到2010年,預(yù)計乙醇汽油(摻有10%燃料乙醇的汽油)將占中國汽油消費量的一半以上。

1.4 燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)進步

1.4.1 國外以淀粉類、糖蜜類為原料的燃料乙醇技術(shù)已經(jīng)十分成熟 世界各地燃料乙醇制造的原料主要來自糖原料和淀粉類原料,在這方面的研究基礎(chǔ)也最為雄厚。在國外,以淀粉、糖蜜類為原料的燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)已十分成熟,并進入規(guī)模化、商業(yè)化生產(chǎn)階段。在過去數(shù)十年中,美國不斷將先進的技術(shù)應(yīng)用到發(fā)酵工廠,目前生產(chǎn)燃料乙醇的原料成本降低了2/3,關(guān)鍵的發(fā)酵技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的水平。到21世紀(jì)初,巴西乙醇的生產(chǎn)效率已經(jīng)翻了3番,生產(chǎn)成本已從每升60美分降至約每升20美分,具有充分的市場競爭力。

1.4.2 國內(nèi)以淀粉類為原料的生產(chǎn)技術(shù),已進入商業(yè)化初期 目前,中國以淀粉類為原料生產(chǎn)燃料乙醇的技術(shù)也較為成熟,4個試點企業(yè)已投入規(guī)?;a(chǎn)運行,但成本依然偏高,已成為制約規(guī)模擴大的最大問題。近年來,中國加大了研發(fā)力度,2007年中國科學(xué)院成都生物所承擔(dān)的“甘薯高效快速燃料乙醇發(fā)酵技術(shù)”課題通過專家驗收,已獲得高濃度乙醇發(fā)酵酵母菌株,并研發(fā)出高濃度乙醇發(fā)酵技術(shù)。

1.4.3 國內(nèi)以糖料作物類為原料的生產(chǎn)技術(shù),還處于試驗示范階段 中國“十五”863計劃立項研究“甜高粱制取乙醇”技術(shù),開始建立工業(yè)化中試示范工程。2005年國家決定,在863計劃生物和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域啟動“生物能源技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項目,重點攻克生產(chǎn)燃料乙醇、生物乙醇制取乙烯等面臨的共性關(guān)鍵技術(shù)。其中,在燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化方面,就有以甘蔗、甜高粱等糖質(zhì)原料為基礎(chǔ)的燃料乙醇生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及共性支撐技術(shù)等,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所、黑龍江大學(xué)等單位做了一定工作,但技術(shù)仍較薄弱。

1.4.4 以纖維素為原料的生產(chǎn)技術(shù)仍然處于工業(yè)化試驗階段 如果說以玉米、小麥為代表的第1代燃料乙醇原料是淀粉類,甘蔗、甜菜、甜高粱為代表的第1.5代燃料乙醇原料是糖類作物,那么秸稈等生物質(zhì)為代表的第2代燃料乙醇原料則是木質(zhì)纖維素。木質(zhì)纖維素是地球上最豐富、最廉價的可再生資源。它不會耗費農(nóng)業(yè)資源,影響糧食生產(chǎn),反而能拓寬能源資源種類,降低生物燃料生產(chǎn)成本,緩解能源壓力,為全球生物燃料產(chǎn)業(yè)注入新的活力。第2代生物乙醇技術(shù)非常復(fù)雜和昂貴。長期以來,國內(nèi)外專家一直艱難地探尋其高效技術(shù),攻關(guān)重心聚焦于原料的預(yù)處理,研發(fā)高效低成本的預(yù)處理技術(shù)和培育篩選能將纖維素類物質(zhì)進行有效發(fā)酵的微生物是各國科研的首要問題,近年來不斷取得新進展。

在第2代生物燃料方面處于領(lǐng)先地位的依然是美國和巴西。2009年,美國在纖維素乙醇為代表的先進生物燃料方面投入研發(fā)經(jīng)費20多億美元,建有30多套纖維素乙醇中試和示范裝置。已有總計年產(chǎn)達(dá)1200萬L的纖維素乙醇裝置投運,盡管如此,美國境內(nèi)目前仍然沒有商業(yè)化運作的第2代生物乙醇工廠。在歐洲,擁有纖維素乙醇裝置的國家有德國、西班牙和瑞典,有年產(chǎn)1000萬L的裝置在建設(shè)中。

中國仍處于小規(guī)模中試或工業(yè)化試驗階段。中國用木質(zhì)素制取乙醇的嘗試起步較早,20世紀(jì)50年代,中國開始生物質(zhì)水解研究,但因工藝設(shè)備復(fù)雜、成本過高,很快停止運轉(zhuǎn)。近年來,中國加大了研發(fā)力度,在發(fā)改委、科技部和財政部等部委支持下,全國共有五六家企業(yè)對纖維素乙醇開展技術(shù)攻關(guān),目前基本處于小規(guī)模中試或工業(yè)化試驗階段,但遠(yuǎn)沒進入降低生產(chǎn)成本階段,與國外還有較大差距。按照美國每4t秸稈出產(chǎn)1t乙醇的技術(shù)水平,我國林業(yè)廢棄物資源將能生產(chǎn)1.5億t燃料乙醇。中糧集團在中國生物燃料乙醇領(lǐng)域占3/4的天下,在纖維素乙醇項目上已經(jīng)取得了較快進展。2006年,中糧集團就與丹麥諾維信公司合作,在黑龍江肇東建立了年產(chǎn)500t的纖維素乙醇中試裝置,目前這個裝置運行良好。中糧集團已經(jīng)擁有36項燃料乙醇方面的專利,和纖維素乙醇相關(guān)的有14項。2008年河南天冠集團研制建成了我國首條年產(chǎn)5000t纖維素乙醇項目產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線,并且順利產(chǎn)出了第一批纖維素乙醇,還將在周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)復(fù)制6000~10000t纖維素乙醇標(biāo)準(zhǔn)化示范工廠,到2012年底前,爭取建成10個廠,到2020年前后建成100個廠,形成初步規(guī)模產(chǎn)業(yè)。

2 我國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程及原則

2.1 我國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程

中國政府推廣生物燃料乙醇的最初設(shè)想在1999年,當(dāng)時中國的糧食嚴(yán)重積壓,如何解決陳化糧問題成了當(dāng)務(wù)之急。2001年,當(dāng)時的國家計委等五部委頒布了《陳化糧處理若干規(guī)定》,規(guī)定陳化糧必須在縣級以上糧食批發(fā)市場公開拍賣,確定陳化糧的用途主要用于生產(chǎn)酒精、飼料等。于是在幾個糧食主產(chǎn)區(qū),國家規(guī)劃了幾個大的乙醇生產(chǎn)項目,用陳化糧來生產(chǎn)乙醇,以滿足車用乙醇汽油所需變性燃料乙醇。在此背景下,國家批準(zhǔn)全國建立4個燃料乙醇企業(yè):安徽豐原生化、黑龍江華潤酒精、河南天冠集團、吉林燃料乙醇公司。

我國的生物燃料乙醇開發(fā)從2002年開始試點,雖然時間不長,但發(fā)展速度很快?!盾囉靡掖计汀笆濉卑l(fā)展專項規(guī)劃》提出短期內(nèi)以陳化糧為主開展燃料乙醇的試點項目,在推廣時考慮使用商品糧作為變性燃料乙醇生產(chǎn)的原料。2004年2月,經(jīng)國務(wù)院同意,國家發(fā)改委等8部門聯(lián)合頒布了《車用乙醇汽油擴大試點方案》和《車用乙醇汽油擴大試點工作實施細(xì)則》,把推廣使用車用乙醇汽油作為國家一項戰(zhàn)略性舉措。目前,我國生物燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟,黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽5省及湖北、河北、山東、江蘇部分地區(qū)已基本實現(xiàn)車用乙醇汽油替代普通無鉛汽油。

據(jù)2006年的國家發(fā)改委的統(tǒng)計數(shù)據(jù),這4個生物燃料乙醇生產(chǎn)試點項目已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)年生產(chǎn)能力102萬t左右,使用的原料主要是儲備糧中時間比較久的陳化糧(其中80多萬t是用玉米、20萬t是用其他糧食和薯類植物),可以混配1020萬t生物燃料乙醇汽油,乙醇汽油的消費量已占全國汽油消費量的20%。2007年9月,國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于促進玉米深加工業(yè)健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》?!兑庖姟芬蟾鞯亓⒓赐V箓浒赣衩咨罴庸ろ椖?,而且要對在建、擬建項目全面清理,對已備案尚未建的項目全面叫停。

以玉米、小麥為主的第1代燃料乙醇原料被叫停,各大燃料乙醇公司不得不尋找過渡性的非糧原料,木薯、甜高粱等原料成為發(fā)展的重點。木薯、甜高粱等被視作燃料乙醇原料的第1.5代。2009年6月,我國首個國家非糧生物質(zhì)能源工程技術(shù)研究中心在廣西科學(xué)院正式掛牌,這標(biāo)志著我國非糧生物質(zhì)能源的研發(fā)工作邁出了新步伐。該研究中心將根據(jù)國家能源戰(zhàn)略和科技中長期規(guī)劃,立足廣西面向全國,以木薯、甘蔗、甜高粱等非糧生物質(zhì)能源作物為主要研究對象,研究產(chǎn)業(yè)化中亟待解決的技術(shù)經(jīng)濟問題,中心將通過3年建設(shè),打造成為我國非糧生物質(zhì)能源技術(shù)研發(fā)基地、成果孵化基地和成果工程化基地。

《可再生能源發(fā)展"十一五"規(guī)劃》提出在廣西、重慶、四川、海南等地進行木薯、甘薯的規(guī)?;N植和生物燃料乙醇生產(chǎn)試點。中國今后發(fā)展的原料基本上就是薯類,即木薯、甘薯,木薯是替代玉米的最佳選擇。其主要優(yōu)勢有:原料優(yōu)勢(生物特性好、種植面積廣闊、單產(chǎn)增長潛力大);乙醇生產(chǎn)率較高,成本較低。我國甘薯每年種植面積700萬hm2,中國是第一大甘薯種植國,甘薯總產(chǎn)1.5億t,占世界總產(chǎn)86%。木薯種植面積44萬hm2,薯類具有年產(chǎn)2500~4000萬t乙醇的生產(chǎn)能力。2006年10月,中糧集團投資的國內(nèi)第一個用木薯年產(chǎn)20萬t燃料乙醇項目在廣西開工。中科院成都生物研究所在成都的萬噸級甘薯燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化示范項目至2010年初已完成5批次鮮薯的燃料乙醇發(fā)酵試驗,各項指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有生產(chǎn)水平。海南椰島年產(chǎn)10萬t木薯乙醇項目已通過了發(fā)改委審核。2009年廣東湛江搶抓生物能源發(fā)展先機,將建設(shè)年產(chǎn)30萬t燃料乙醇生產(chǎn)基地,目前,作為燃料乙醇主要原料的木薯生產(chǎn)基地已建成投產(chǎn)。

“十五”以來,福建農(nóng)林大學(xué)、廣州甘蔗糖業(yè)研究所、廣西甘蔗研究所、云南省農(nóng)科院甘蔗研究所、福建師大生命科學(xué)學(xué)院、教育部現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)研究工程中心和各地龍頭企業(yè)等,開展糖、能兼用甘蔗育種、甘蔗清汁發(fā)酵技術(shù)研究、中試和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)示范和應(yīng)用,取得一批階段性成果。雖然甘蔗是生產(chǎn)燃料乙醇的理想原料,但是甘蔗生產(chǎn)燃料乙醇的計劃目前還處于“設(shè)想”階段,甘蔗制造燃料乙醇困難不少。第一是價格問題;第二是作為綜合加工的輔助產(chǎn)品,糖廠的酒精生產(chǎn)設(shè)備不配套是問題;第三是蔗區(qū)劃分問題;第四是環(huán)保問題,也是甘蔗生產(chǎn)燃料乙醇要面臨的最大問題,酒精廢液的處理問題一直困擾著生產(chǎn)企業(yè)。

甜高粱秸稈在眾多乙醇生產(chǎn)原料中,生產(chǎn)成本最低,而且利用邊際性土地種植,不爭糧不爭地。據(jù)悉,由黑龍江東南亞投資管理有限責(zé)任公司投資2.4億元,由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)提供技術(shù)支持,已建成一座利用甜高粱秸稈年產(chǎn)50萬t乙醇的上千公頃的綠色油田生產(chǎn)基地,把鹽堿地變?yōu)樘鸶吡坏纳a(chǎn)基地,可帶動近萬戶農(nóng)民脫貧致富。2009年在新疆由莎車縣與浙江浩淇生物質(zhì)新能源科技有限公司共同開發(fā),將在5年內(nèi)建成年產(chǎn)30萬t的甜高粱秸稈制取無水燃料乙醇項目,莎車縣4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)將種植約1330hm2的甜高粱,總投資12.6億元。項目建成后,可使農(nóng)戶增收2250~3000元/hm2,并帶動當(dāng)?shù)?500多人就業(yè)。2010年4月內(nèi)蒙古巴彥淖爾市中興能源有限公司年產(chǎn)10萬t甜高粱莖稈燃料乙醇項目開工奠基剪彩,計劃總投資13.5億元,總占地面積100hm2。項目建成達(dá)產(chǎn)后,可利用邊緣性土地10萬hm2,解決農(nóng)村富余勞動力3萬人,實現(xiàn)CO2減排30萬t。計劃到2015年甜高粱種植面積達(dá)到6萬hm2,年產(chǎn)30萬t燃料乙醇,建設(shè)一個國家級的生物質(zhì)能源基地。2007年寧夏平羅縣與河南中促實業(yè)有限公司等簽訂了利用甜菜生產(chǎn)燃料乙醇24萬t的項目協(xié)議;目前,陜西定邊縣正在籌建年產(chǎn)10萬t甜菜燃料乙醇生產(chǎn)項目。

2.2 我國發(fā)展生物燃料乙醇的原則

“十一五”國家考慮糧食安全問題,國家發(fā)改委提出發(fā)展燃料乙醇要“因地制宜,非糧為主”;農(nóng)業(yè)部《農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃(2007~2015)》中提出“不與人爭糧,不與糧爭地”的原則;立足農(nóng)林廢棄物和非糧原料,開拓非耕地種植;堅持有利于緩解我國“三農(nóng)”、能源和環(huán)境問題,促進資源節(jié)約和循環(huán)利用。在國家政策扶持上堅持以提升企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力為主,引入緊盯市場、靈活機動的財稅補貼政策。國家科技部中國生物技術(shù)發(fā)展中心進行了大量的調(diào)查研究,總結(jié)為“四不”:不與人爭糧,不與糧爭地,不與傳統(tǒng)行業(yè)爭利,不與發(fā)達(dá)國家爭資源。中國燃料乙醇的發(fā)展,就是要“試于糧,發(fā)則非糧”。

3 我國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題

3.1 原料供應(yīng)不穩(wěn)定,成本居高不下

雖然生物燃料自身有很多優(yōu)勢,國家也在大力扶持,但是生物燃料乙醇原料匱乏和原料成本居高不下,尤其金融危機后更為加劇。目前最熱門的非糧作物如木薯、甜高粱等,都存在種植面積偏小、種植過于分散的狀況。木薯資源國內(nèi)有限,只適合廣東和廣西附近區(qū)域種植。雖然中國有大量的鹽堿地、荒地等劣質(zhì)土地可種植甜高粱,但目前缺乏對這些土地利用的合理評價和科學(xué)規(guī)劃。因此,生物質(zhì)燃料資源不落實是制約生物質(zhì)燃料規(guī)?;l(fā)展的重要因素。北方適合種植甜高粱,但原料生產(chǎn)周期長、原料保存期短和能耗高等問題,導(dǎo)致難以滿足工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)線的穩(wěn)定供應(yīng)。2002年,農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院在山東進行甜高粱制乙醇的試驗,2003年的旱災(zāi)、2007年的風(fēng)災(zāi),導(dǎo)致甜高粱大面積減產(chǎn),幾乎讓實驗后續(xù)工藝無法進行。

以非糧作物為原料的燃料乙醇的生產(chǎn)成本比較高。前幾年,以陳化糧為原料生產(chǎn)的燃料乙醇的成本約為3500元/t,以甜高粱、木薯等為原料生產(chǎn)的燃料乙醇的成本約為4000元/t,燃料乙醇的價格在4500元/t左右。目前,燃料乙醇的成本一般是5000~6000元/t,以糧食為原料的乙醇最高成本達(dá)到5933元/t,以木薯為原料達(dá)7353元/t,且生產(chǎn)過程對石化能源消耗較高。按等效熱值與汽油比較,汽油價格達(dá)到每升6元以上時,燃料乙醇才可能贏利。目前,國家每年對102萬t燃料乙醇的財政補貼約為15億元,在目前的技術(shù)和市場條件下,擴大燃料乙醇生產(chǎn)需要大量的資金補貼。

3.2 產(chǎn)業(yè)鏈條不完善、不通暢

從原料、生產(chǎn)到銷售,燃料乙醇產(chǎn)業(yè)鏈條的各個環(huán)節(jié)間都存在諸多問題。能源植物生產(chǎn)中的栽培、種植管理、采集、運輸?shù)仍S多環(huán)節(jié)缺乏有效的組織,能源植物損耗較大;生產(chǎn)企業(yè)周圍沒有足夠的原料供應(yīng),原料收購所耗費的人力、物力增加,帶來生產(chǎn)成本的增加;缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)支持,除政府重點支持企業(yè)外,中小企業(yè)的生物質(zhì)能產(chǎn)品在進入市場銷售中時常受阻。在這些問題中,銷售環(huán)節(jié)的問題最為突出。中石油、中石化只收購拿到正式批文的黑龍江華潤酒精等4家定點供應(yīng)企業(yè)的燃料乙醇,不收購中小企業(yè)生產(chǎn)的非糧乙醇。部分生物燃料企業(yè)產(chǎn)品由于不能進入市場流通而無法將產(chǎn)品變現(xiàn),最終使整個生產(chǎn)鏈條無法正常循環(huán)運行。

3.3 競爭平臺不公平,政策有待完善

生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)是具有環(huán)境效益的弱勢產(chǎn)業(yè)。從國外的經(jīng)驗看,政府支持是生物質(zhì)能源市場發(fā)育初期的原始動力;不論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家,生物質(zhì)能源的發(fā)展均離不開政府的支持。2000年以來,國家組織了燃料乙醇的試點生產(chǎn)和銷售,建立了包括燃料乙醇的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)基地、銷售渠道、財政補貼和稅收優(yōu)惠等在內(nèi)的政策體系,積累了生產(chǎn)和推廣燃料乙醇的初步經(jīng)驗。但由于受到現(xiàn)行政策的限制,有許多企業(yè)和個人試圖生產(chǎn)或銷售燃料乙醇,不能普遍享受到財政補貼,也難以進入汽油現(xiàn)有的銷售渠道。國家對生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)有優(yōu)惠、有補貼、有獎勵,每年向4家燃料乙醇定點企業(yè)發(fā)放補貼,走非糧路線的中小企業(yè)卻很難拿到同等的補助。沒有得到補貼的中小企業(yè),生產(chǎn)成本相對較高,在競爭中明顯處于劣勢,想得到大的發(fā)展就很難。政策支持大項目,大項目需要大資金,加之政府補貼的差異化,使得社會民間資本很難進入,也不敢進入這一領(lǐng)域。這最終形成了國有資產(chǎn)的壟斷局面,從根本上制約了生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

3.4 產(chǎn)業(yè)化技術(shù)基礎(chǔ)薄弱

雖然中國已實現(xiàn)以糧食為原料燃料乙醇的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),但以其他能源作物為原料生產(chǎn)生物質(zhì)燃料尚處于技術(shù)試驗階段,要實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),還需要在生產(chǎn)工藝和產(chǎn)業(yè)組織等方面做大量工作。如從水耗來說,目前1t燃料乙醇水耗至少是10t,將來要控制在5t以下。一些相對成熟的技術(shù)尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)體系和服務(wù)體系的保障,產(chǎn)業(yè)化程度低,大規(guī)模生物質(zhì)能源生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化的格局尚未形成。

4 對我國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議與思考

我國生物燃料乙醇如何發(fā)展、怎樣發(fā)展,其中心和關(guān)鍵在政府政策的制定與方針決策上。因此,政策制定既要有全球觀念又要符合中國實際,既要照顧眼前利益也要考慮長遠(yuǎn)利益,既要看到帶給人們的利益又要洞察其對人類潛在的危害,既要考慮全局又要突顯局部,既要管理限制又要放開,既要重視“終端環(huán)保”,也不要輕視“過程污染”。總體來說,生物燃料乙醇的開發(fā)利用要遵循4個原則:與糧食安全相協(xié)調(diào);與生態(tài)環(huán)境保護相結(jié)合;與促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展相結(jié)合;與改善農(nóng)民生活條件相結(jié)合。

如今地球病了,各種自然災(zāi)害頻繁發(fā)生,極大地威脅著人類的生命財產(chǎn)安全。科技給人類帶來益處的同時,人們發(fā)現(xiàn)也會產(chǎn)生不利的影響。以此為借鑒,生物燃料乙醇的發(fā)展在若干年后會不會對人類產(chǎn)生不利的影響?世界經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)也曾發(fā)出警告:“各國政府必須停止對生物燃料進行補貼,因為支持此種替代能源將導(dǎo)致食品價格大幅上漲,并可能破壞自然環(huán)境。”地球的資源是有限的,而人類的欲望是無止境的,這也是造成自然災(zāi)害的主要因素之一。所謂的“不與人爭糧,不與糧爭地”是相對的,絕對來講只要生產(chǎn)生物燃料乙醇就與人爭糧,與糧爭地。如果說以谷物為原料與人爭糧,那么使用糖料作物為原料,會不會與人爭糖?如果說政府制定發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的政策是“開源”,那么有必要制定間接政策,來限制、減少人們對能源的過度消費就是“節(jié)流”,如對家庭私有汽車等實行限量和高稅收政策,才是上策。

(其它文獻略):

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