木薯作为我国燃料乙醇原料的潜力分析

酿酒科技2010年第4期(总第190期)· LIQUOR- MAKING SCIENCE& TECHNOLOGY2010No.o.190)木薯作为我国燃料乙醇原料的潜力分析黎贞崇1,梁秀明(1,广~西科学院国家非粮生物质能源工程技术研究中心,广西南宁530007;2广西科学技术情报研究所,广西南宁530022)摘要:从光合作用、单位面积酒精产量、耐旱、耐贫瘠等方面分析了木薯作为非粮燃料乙醇原料的优势,根据我国对非粮燃料乙醇的需求,分析了我国木薯作为非粮燃料乙醇的潜力,并对发展非粮然料乙醇木薯原料进行了展关键词:燃料乙醇;木薯;原料;潜力中图分类号:TS2622;TS2612;TS2614文献标识码:A文章编号:1001-9286(2010)04-0031Analysis of the Potential of Cassava used as Raw materialsfor Fuel alcohol production in ChinaLI Zhen-chong and LIANG Xiu-ming(1. National Non grains Biomass Energy Engineering Technology Research Center, Guangxi Academy of Sciences, Nan, ning,Guangxi 530007; 2. Guangxi Sciences and Technology Information Research Institute, Nan,ning, Guangxi 530022, China)Abstract: The advantages of cassava used as raw materials for non- grains fuel alcohol production were analyzed from the aspects including pho-tosynthesis, ethanol yield per unit area, drought tolerance, and poor tolerance etc. Its development potential in China was analyzed based on Chi-na's need of non-grain fuel ethanol. Besides, the development prospects of fuel alcohol by cassava was also put forwardKey words: fuel-alcohol; cassava; material; potential广西是我国最大的非粮燃料乙醇生产基地,由于非1木薯作为燃料乙醇原料的优势粮原料丰富,国家发改委在广西封闭运行非粮乙醇汽油木薯在我国的种植历史并不长,但很快成为我国南使广西成为我国第一个非粮乙汽油的省份。按相关规方的主要经济作物,其主要原因与木薯的特性密切相关。划,广西最终将生产达100万t燃料乙醇,供应周边地木薯属于热带、亚热带作物,其适应性非常广耐贫瘠在区。但与此不相适应的是,广西中粮生物质能源有限公司管理粗放的情况下也有一定的产量。木薯的这些特性十生产线上马后,原料问题马上展现出来由于燃料乙醇消分适应我国南方的气候和农民种植习惯,因而很快拓展耗大量的木薯,乙醇企业和变性淀粉企业的木薯原料不开来。广西有着种植木薯的习惯木薯产业成为广西的主足,进口木薯干片也无法满足生产企业的生产需求,木薯要农产业之一。基于丰富的木薯资源,广西各地有着众多价格急剧上扬。20年底,广西的鲜木薯价格一度达630的木薯酒精生产企业。木薯酒精产业作为我国目前唯一元/t,达到了历史最高位叫。木薯价格拉高对农民带来的一个非粮生物质能源与其在乙醇生产方面的优势分不极大效益,但对于企业来讲,价格急升带来的是生产成本开。的问题。木薯价格过高会导致部分生产企业无法组织原11光合作用的优势料,最终导致企业停产。这不得不引起大家的思考,广西木薯是热带和亚热带作物,适宜于无霜冻的地方栽的木薯种植能否满足现阶段生产的需要,解决目前木薯培,木薯要求强光,在水光热充足的条件下能较好生长。原料不足的出路,广西的木薯能否满足未来100万燃木薯是短日照热带作物,只要阳光充足和8个月以上无料乙醇的原料需求笔者从木薯在燃料乙醇方面的优势、霜期均可种植。由于木薯适应性广,耐旱耐贫瘠耐酸,我国对燃料乙醇的发展需求出发,分析我国木薯作为燃因而粗生易种。木薯对土壤条件要求不高,甚至在比较贫料乙醇的发展潜力,并提出我国今后发展燃料乙醇的展瘠有可釉趟驯适合在山区种植。木薯中国煤化工基金项目:广西自然科学基金项目資助(桂科青091013)收稿日期:20100204CNMHG作者简介:黎贞亲(1970-)副研究员,主要从事生物质能源开发利用研究和信息学研究通讯作者:架秀明(1954),助理研究员,主要从事科技情报研究和生物资源利用研究3酿酒科技2010年第4期(总第10期) LIQUOR- MAKING SCIENCE& TECHNOLOGY200410190具有适应性强、生长快产量高病虫害少用途广、产业称为“先锋作物”、“开荒作物”。木薯耐贫瘠并不代表木薯链长带动性强等优点,而广西气候资源属典型的热带和不需要水分和肥力,木薯在水肥条件下的产量更高。木薯亚热带地区,光热雨十分丰富,十分适合木薯作物的生还具有抗病虫、耐贫瘠耐旱等特点,能够在其他作物难以长,长期以来,木薯成为广西许多地方的主要产业。生长的贫瘠土地上生长,尤其适合在自然条件相对较差木薯是光合作用较为活跃的作物,国外的学者比较的地区种植,种植木薯对技术和管理要求不高。据FAO了几个经济作物的净能比:统计,目前全球有100多个国家种植木薯,主要分布于非绿色植物CO2+H2O+光能→(HO)+O2+e洲、拉丁美洲以及东南亚国家。其中,e是储存在光合作物中的能量。净能比为:2我国燃料乙醇对木薯原料的需求NER=输出总能量/输入总能量文献]指出木薯的NER为069~3.56。从净能比我国为了缓解能源的对外依赖程度,开发可再生能NER可知,木薯的净能比要比甘蔗、甜高粱、甜菜、玉米源是我国能源发展的一项战略措施。而生物质能源则是要高,是光合作用的优势作物。在热带、亚热带地风种植可再生能源的一个重要内容,已摆上我国政府的发展议木薯有利于最大程度的利用光合作用。程。作为汽油的替代品,燃料乙醇是一条切实可行的选1.2种植单位面积产酒精的优势择。就生物质能源长期的战略而言,南方的生物能源必须由于木薯晒成干片后耐储藏,且含淀粉量非常高,用依赖当地的生物质资源而作为非粮的一木薯,由于产其发酵能源酒精优点非常突出。酒精产业链是一条涉及量大、带动面广发展潜力大,成为政府目前考虑的唯农业工业的传统产业,受市场经济影响木薯洒精产业选择。要支撑广西周边地区乙醇汽油10%的乙醇,广西也必须充分考虑农民种植木薯作物的经济性和工业使用未来将建立100万t的燃料乙醇生产基地。如果这一目木薯原料发酵酒精的效益只有农业和工业双方共贏,其标要实现燃料乙醇将有700万t鲜木薯的需求或270t产业才能真正实现可持续发展。印度国家糖业管理联合于木薯片。而目前广西的鲜木薯总产量仍未达到700万会主席Rao撰文叫比较各种能源作物单位面积酒精产t,况且广西的木薯乙醇还受到食用酒精和木薯淀粉业的量认为甘蔗与木薯产量最高(表1)。美国夏威夷冉生能极大竞争如果将木薯淀粉的原料需求加以考虑广西的源协会资料表明,在多种能源植物中能源甘蔗单位面积鲜木薯总产量要在1000t以上,才有可能满足乙醇产酒精产量最多。业和淀粉产业对木薯原料的需求。燃料乙醇对木薯的需表1几种作物单位面积的酒精产量求对我国的木薯产业来说既是挑战,也是机遇。我国应该作物作物产量酒精产率酒精产量紧紧抓住这个机遇,解决木薯产业中长期积累起来的问(吨/顷·年)(升/吨)”(升顷·年)题将木薯产业提升至一个新高度,成为当地的一个重要甘蔗40~1202800~8400经济增长点。木薯10~40甘薯10~401251250~50003木薯作为燃料乙醇的潜力和展望甜菜甜高粱20~60551100~3300木薯产业在广西的种植历史尽管较长,但由于其品400~1600种、种植措施等得不到重视,长期存在薯品种结构单一、品种退化、栽培管理粗放、产量低、收获期过于集中,优良从表1可以看出,木薯单位面积的酒精产量与甘蔗品种研发滞后等问题艹。广西目前的木薯发展犹如我国不相上下说明种植木薯作物的经济性,也说明木薯和甘甘蔗糖业开发前的甘蔗种植业,亟待开发。我国的木薯产蔗是目前我国最适合生产酒精的原料,但受食糖安全影业如果能与甘蔗产业一样,通过一段时期的发展后通过响,木薯和糖蜜成为我国目前非粮生物质能源的原料选开展新品种、开发标准种植实行节本高产管理措施将择其单产提高一倍,那么,我国100万t燃料乙醇生产对原1.3耐旱、耐贫瘠的种植优势料的需求将得以实现。木薯是非粮食农产品,且对土质要求低。从南纬3031提高木薯单产,提高木薯总产量度至北纬30度,海拔1500m以下,年平均温度在18℃提高木莫单产是木薯燃料乙醇可持续发展的主要手以上,无霜期8个月以上,年降雨量400mm以上的广大段中国煤化工准化种植来提高木薯地区,无论平原丘陵、山地沙土壤土粘土荒地熟地的单CNMHG华南205和华南201均可种植特别是新开垦的荒地种植其他作物产量低,这两个品种并不是高产品种,我国培育出的新选048、至有种无收而种植木薯则可获得相当的产量因而被GR81、GRl南植19桂热引4号等,在多点试验中黎贞崇,梁秀明·木薯作为我国燃料乙醇原料的潜力分析均表现出高产性状,其产量比华南205高。新选048在广选择。广西的部分酒精生产企业已经觉察到这一良机,与西部分地区的产量亩产高达4.8t桂热引4号亩产达4t东盟一些国家签订长期的土地租赁协议。可以说,我国的以上木薯种植竞争已从国内扩展到了东盟各国。木薯良种的推广模式可措鉴甘蔗良种的推广模式。34充分利用东盟各国的木薯资源由于木薯的淀粉含量每提高1%,企业的收入也得到相2010年1月1日,中国一东盟自由贸易区正式开始应提高,因而“公司+基地+农户”良种推广的模式会得运行,由于中国与东盟各国建立了良好的经济合作关系到木薯乙醇生产企业的大力支持。如果在主产区的广西,和互惠互利的经济合作协议,木薯干片的进出口贸易有良种和节本种植技术推广率达50%以上,亩产由平均良好的机制保障。以木薯为例,中国与泰国、越南均签订1.3亩提髙到2t亩是完全可能的,则可增产250万t了“早期收获”协议,来自泰国和越南木薯干进口可享受鲜木薯,可解决35万t燃料乙醇的原料问题。通过良种零关税优惠政策,从而降低了进口成本。从广西的木薯乙和优化栽培技术,有50%左右质量较好的耕地,通过加醇生产企业了解到,越南的木薯干片除含砂和熏蒸虫两强出间管理,可以使木薯的单产从现在的13v亩提高个参数较差外,其白度细度、水分酸度、粘度、灰分都比到3t亩,则新增鲜木薯600万t,可解决85万t燃料乙国内主产区平均质量要好,而且木薯干片的淀粉含量大醇的原料问题于70%水分小于15%随着国内对木薯原料需求的增3.2提高木薯抗寒能力,使木薯种植区域向北扩张加,中国还要加大从越南、秦国进口木薯原料的力度。根木薯虽能在相对恶劣环境下生长,由于木薯是热带、据海关统计,2006年1月,广西口岸进口木薯产品(主要亚热带作物,其种植区域必须是南纬30度至北纬30度,是木薯干片和木薯淀粉,下同)65万t;2007年1月广西海拔1500m以下,且无霜期在8个月以上才能满足木薯进口木薯产品8.8万t,比2006年1月增长354%可以的种植条件。如何突破这一区域是对我国木薯育种专家看出,从东盟国家进口木薯是解决木薯燃料乙醇原料短的新挑战。通过选育耐寒转基因木薯新品种(品系),使我期缺口的一个重要途径国在不争夺现有耕地的基础上,通过耐寒品种的推广往4结语北扩大种植面积,提高木薯总产量。因此,可通过转基因方法将一些与提高植物抗寒性相关的功能性基因,如拟发展非粮燃料乙醇是我国解决未来能源紧缺的重要南芥基因CBF3、 AtGols3和ICEI,转入木薯主栽品种,手段,我国必须着力解决非粮燃料乙醇原料来源问题。在增加其抗寨性。如果培育并推广耐寨木薯新品种,将木薯广西发展100万+木警燃料乙醉是我国生物质能源发展种植北移2~5度,将扩大种植面积50万公顷呵,增加鲜的重要内容,不能因为在发展过程当中出现问题而对我木薯产量1000万t,可生产燃料乙醇140万t国发展非粮生物质能源提出异议。应该深人分析目前木33利用荒山荒地扩大种植面积薯原料供应过程当中存在的问题,不断促进木薯产业的提高木薯种植面积是提高总产量的简单而实用的办可持续发展。通过提高木薯单产扩大种植面积提高木法,但扩大种植面积不是简单的侵占其他作物式的扩大薯抗寒能力、充分利用东盟的木薯资源,广西的100万t面积而应是利用荒山荒地、改造低产果园和树体老化果燃料乙醇的木薯原料完全是有保障的,我国必须坚定发园等多形式扩大种植面积。在广西木薯的主产区适宜种非粮生物质能源之路。植木薯的边际性荒地较多,近年广西利用遥感技术遥测参考文献到200万公顷的可利用荒地。考虑到保护生物多样性和[文玉萍榨季广西木薯产业现状及形势分析[EBOL]地即p农田作物的多样性,建议最多开发10%即20万公顷荒//www.cncassava.com/newsview.aspid=5220,2010-01-15地来种植木薯。这些荒山荒地的立地条件较差,土壤贫2]李奇伟戚荣张远平能源甘蔗生产燃料乙醇的发展前眾瘠,有机质含量低,如果用于发展果树种植,也只能是低甘蔗糖业,2004,(5):29-33产果园由于木薯适应性强可在一些其他作物难产生经B] Rao P J M Industrial utilization of sugar co-products[M]).Indianational Federation of Co-operatives Ltd, 1997. 274-276.济效益的未开发荒地种植,可拓展种植的面积潜力大。由[4]黎贞崇黄志民杨登峰等影响木薯燃料乙醇产业发展的不利于木薯具有易种、易管、易收,方便贮运等优点,适于组织因素及对策[可再生能源,20083):110-114贫困地区农民大面积推广种植,容易在短期内形成木薯ByV中国煤化工决木薯燃料乙醉原料问题种植和加工的集约化、规模化和产业化CNMHGII9东盟各国特别是我国的周边国家有着丰富的土地资6姚来,是x,甲T,呼个着以工程育种研究现状与展望源,且处于未开发状态,是我国扩大木薯种植面积的又一门安徽农业科学2007,35(6):1636-1637