纤维素乙醇和工程微藻生产生物柴油是未来趋势

柱状大规模光生物反应器

中国发展门户网讯(实习生 胡少雄)近年来, 出于对能源安全、温室气体排放等多方面的考虑,世界各国纷纷加大国内的生物液体燃料生产。近日,能源基金会中国(Energy Foundation)发布了题为《世界主要国家生物液体燃料产业政策》的研究报告,报告介绍了欧美等发达国家在发展生物液体燃料产业过程中的经验。

      微藻利用高盐废水这种模拟海洋环境,在光合作用下,吸收二氧化碳,实现了高度自养,繁殖速度非常快。
这种被称为微藻的生物不仅有吸碳作用,可以大量吸收工业生产过程中排放的二氧化碳、氮氧化物等废气,而这些废气正是导致全球气候变暖的主要因素。还可以通过油脂提取和高效处理等技术,生产生物柴油、医药保健品原料和饲料等产品。“吃”二氧化碳,制出生物柴油,可谓一举两得。
目前世界上已知的微藻有几千万种,真正实现利用的微藻只有几十种。实验室的工作人员反复试验,不断测试不同的温度及酸度水平下的各种藻类栽培技术,正在尝试几种不同的藻类,以找到油脂合作能力与生长速度兼顾的一种。

积极发展非粮生物燃料

从全球液体生物能源开发利用现状看,以粮食生产生物乙醇和以油菜籽生产生物柴油发展规模最大。但随着开发生物能源与粮食安全的关系成为国际争议焦点。发展“非粮”原料生物燃料已成为世界范围内生物燃料产业的发展趋势。许多国家都在寻找和发展新的非粮生物能源植物进行生物能源开发,例如,利用薯类、甜高粱、植物纤维(秸秆等)等转化乙醇,利用油料作物(油菜、蓖麻)、木本植物(小桐子、黄连木、麻疯树)和工程微藻等发展生物柴油。中国是世界第二大能源消费国,同时中国面临着人多地少的现状,中国生物燃料长期稳定的发展必须建立在粮食安全的基础之上。因此中国应严格依照“不与民争粮、不与粮争地”的基本要求,积极开发利用边际土地,发展非粮原料的生物质能生产,如以木薯、甜高粱等为代表的糖类作物和以农作物秸秆为代表的各类木质纤维类生物质作为生产生物乙醇的原料。探索非粮原料的选择和培育,促进非粮原料的转化技术研发,实现产业升级和长期发展。

微藻三角瓶

纤维素乙醇和工程微藻生产生物柴油是未来趋势

综观世界生物燃料主要生产国家,积极探索第二代生物燃料是产业的长远趋势。未来燃料乙醇发展应更多地转向纤维素类生物原料,美国、巴西等生产大国都在研发纤维素乙醇的技术,并尝试使之产业化。例如,美国可再生能源实验室(NREL)正在与相关企业合作开展纤维素酶的研究工作,NREL 于2011 年宣布,其与丹麦诺维信生物技术公司合作研发的纤维素酶制剖,已在实验室条件下降低成本至原来的1/30,为10-18 美分/加仑。但这与纤维素乙醇大规模商业化所要求的3-4 美分/加仑的标准还存在一定的差距。美国企业也正积极投资纤维素乙醇的研发和示范性生产,至少已有28家先进生物燃料公司已开始或正在建设以纤维素为原料的燃料乙醇生产设施,美国能源部预测纤维素制造的燃料乙醇有望在2016 年左右实现技术和经济上的突破,达到规模化工业生产标准。

中国是纤维素资源大国,据农业部和林业部的统计数据,目前中国农作物秸秆年产量及林业废弃物资源量可观。如果纤维素生物乙醇技术获得突破进展,实现工业化生产,则对突破中国生物燃料原料瓶颈将起到至关重要的作用。此外,“工程微藻法”生产生物柴油,为柴油生产开辟了一条新的技术途径。美国国家可再生能源实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”。利用“工程微藻”生产柴油具有重要经济意义和生态意义:微藻生产能力高、用海水作为天然培养基可节约农业资源;比陆生植物单产油脂高出几十倍;生产的生物柴油不含硫,燃烧时不排放有毒害气体,排入环境中也可被微生物降解,不污染环境,发展富含油质的微藻或者“工程微藻”是生产生物柴油的一大趋势。中国约有5000 万亩可开垦的海岸滩涂和大量的内陆水域可以发展工程藻类资源。若按美国可再生能源实验室开发出含油量超过60%的工程藻类,未来可提供制取数千万吨的生物柴油原料(景永静,2009)。因此在全球都重视第二代生物燃料开发的趋势下,中国也应积极研发第二代纤维素乙醇和开发工程微藻,使之成为中国生物燃料发展的重要方向。

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