纖維素乙醇和工程微藻生產(chǎn)生物柴油是未來趨勢

微藻三角瓶

柱狀大規(guī)模光生物反應(yīng)器

中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊(實習(xí)生 胡少雄)近年來, 出于對能源安全、溫室氣體排放等多方面的考慮,世界各國紛紛加大國內(nèi)的生物液體燃料生產(chǎn)。近日,能源基金會中國(Energy Foundation)發(fā)布了題為《世界主要國家生物液體燃料產(chǎn)業(yè)政策》的研究報告,報告介紹了歐美等發(fā)達(dá)國家在發(fā)展生物液體燃料產(chǎn)業(yè)過程中的經(jīng)驗。

? ? ? 微藻利用高鹽廢水這種模擬海洋環(huán)境,在光合作用下,吸收二氧化碳,實現(xiàn)了高度自養(yǎng),繁殖速度非??臁?br /> 這種被稱為微藻的生物不僅有吸碳作用,可以大量吸收工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳、氮氧化物等廢氣,而這些廢氣正是導(dǎo)致全球氣候變暖的主要因素。還可以通過油脂提取和高效處理等技術(shù),生產(chǎn)生物柴油、醫(yī)藥保健品原料和飼料等產(chǎn)品?!俺浴倍趸?,制出生物柴油,可謂一舉兩得。
目前世界上已知的微藻有幾千萬種,真正實現(xiàn)利用的微藻只有幾十種。實驗室的工作人員反復(fù)試驗,不斷測試不同的溫度及酸度水平下的各種藻類栽培技術(shù),正在嘗試幾種不同的藻類,以找到油脂合作能力與生長速度兼顧的一種。

積極發(fā)展非糧生物燃料

從全球液體生物能源開發(fā)利用現(xiàn)狀看,以糧食生產(chǎn)生物乙醇和以油菜籽生產(chǎn)生物柴油發(fā)展規(guī)模最大。但隨著開發(fā)生物能源與糧食安全的關(guān)系成為國際爭議焦點。發(fā)展“非糧”原料生物燃料已成為世界范圍內(nèi)生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。許多國家都在尋找和發(fā)展新的非糧生物能源植物進(jìn)行生物能源開發(fā),例如,利用薯類、甜高粱、植物纖維(秸稈等)等轉(zhuǎn)化乙醇,利用油料作物(油菜、蓖麻)、木本植物(小桐子、黃連木、麻瘋樹)和工程微藻等發(fā)展生物柴油。中國是世界第二大能源消費國,同時中國面臨著人多地少的現(xiàn)狀,中國生物燃料長期穩(wěn)定的發(fā)展必須建立在糧食安全的基礎(chǔ)之上。因此中國應(yīng)嚴(yán)格依照“不與民爭糧、不與糧爭地”的基本要求,積極開發(fā)利用邊際土地,發(fā)展非糧原料的生物質(zhì)能生產(chǎn),如以木薯、甜高粱等為代表的糖類作物和以農(nóng)作物秸稈為代表的各類木質(zhì)纖維類生物質(zhì)作為生產(chǎn)生物乙醇的原料。探索非糧原料的選擇和培育,促進(jìn)非糧原料的轉(zhuǎn)化技術(shù)研發(fā),實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級和長期發(fā)展。

微藻三角瓶

纖維素乙醇和工程微藻生產(chǎn)生物柴油是未來趨勢

綜觀世界生物燃料主要生產(chǎn)國家,積極探索第二代生物燃料是產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)趨勢。未來燃料乙醇發(fā)展應(yīng)更多地轉(zhuǎn)向纖維素類生物原料,美國、巴西等生產(chǎn)大國都在研發(fā)纖維素乙醇的技術(shù),并嘗試使之產(chǎn)業(yè)化。例如,美國可再生能源實驗室(NREL)正在與相關(guān)企業(yè)合作開展纖維素酶的研究工作,NREL 于2011 年宣布,其與丹麥諾維信生物技術(shù)公司合作研發(fā)的纖維素酶制剖,已在實驗室條件下降低成本至原來的1/30,為10-18 美分/加侖。但這與纖維素乙醇大規(guī)模商業(yè)化所要求的3-4 美分/加侖的標(biāo)準(zhǔn)還存在一定的差距。美國企業(yè)也正積極投資纖維素乙醇的研發(fā)和示范性生產(chǎn),至少已有28家先進(jìn)生物燃料公司已開始或正在建設(shè)以纖維素為原料的燃料乙醇生產(chǎn)設(shè)施,美國能源部預(yù)測纖維素制造的燃料乙醇有望在2016 年左右實現(xiàn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的突破,達(dá)到規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

中國是纖維素資源大國,據(jù)農(nóng)業(yè)部和林業(yè)部的統(tǒng)計數(shù)據(jù),目前中國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量及林業(yè)廢棄物資源量可觀。如果纖維素生物乙醇技術(shù)獲得突破進(jìn)展,實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),則對突破中國生物燃料原料瓶頸將起到至關(guān)重要的作用。此外,“工程微藻法”生產(chǎn)生物柴油,為柴油生產(chǎn)開辟了一條新的技術(shù)途徑。美國國家可再生能源實驗室(NREL)通過現(xiàn)代生物技術(shù)建成“工程微藻”。利用“工程微藻”生產(chǎn)柴油具有重要經(jīng)濟(jì)意義和生態(tài)意義:微藻生產(chǎn)能力高、用海水作為天然培養(yǎng)基可節(jié)約農(nóng)業(yè)資源;比陸生植物單產(chǎn)油脂高出幾十倍;生產(chǎn)的生物柴油不含硫,燃燒時不排放有毒害氣體,排入環(huán)境中也可被微生物降解,不污染環(huán)境,發(fā)展富含油質(zhì)的微藻或者“工程微藻”是生產(chǎn)生物柴油的一大趨勢。中國約有5000 萬畝可開墾的海岸灘涂和大量的內(nèi)陸水域可以發(fā)展工程藻類資源。若按美國可再生能源實驗室開發(fā)出含油量超過60%的工程藻類,未來可提供制取數(shù)千萬噸的生物柴油原料(景永靜,2009)。因此在全球都重視第二代生物燃料開發(fā)的趨勢下,中國也應(yīng)積極研發(fā)第二代纖維素乙醇和開發(fā)工程微藻,使之成為中國生物燃料發(fā)展的重要方向。

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