生物质车用燃料

生物质车用燃料闵恩泽,谢文华(中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院,北京100083)[摘要]回顾分析了国外微藻生物柴油、秸秆乙醇汽油新一代生物质汽油的新进展和工业化过程面临的挑战及对策。并建议要根据我国生物质原料供应、科研基础,开展国际合作,力争在2015年建成微藻生物柴油秸秆乙醇汽油、生物质汽油工业示范装置,为以后的大发展奠定基础[关键词]生物质车用燃料;微藻生物柴油秸秆乙醇汽油;生物质汽油[中围分类号]TK6[文献标识码]A【[文章编号]1009-1742(2011)02-0013-031前言新一代生物质汽油来探索满足国家中、长期需求之路在国际金融危机的冲击下,2009年中国宏观经济和主要用油行业增速放缓导致成品油需求明显2微藻生物柴油下降。随着国家经济刺激政策效果逐步显现,汽车微藻是光合效率最高的原始植物,与农作物相市场较快增长,工业、交通运输业快速复苏,汽油、柴比,单位面积的产率高,而且生长快。微藻可以利用油等消费量开始大幅提升。至2009年底,中国汽车滩涂、盐碱地等进行大规模培养。利用微藻生产生保有量已达7619万辆,全年汽油表观消费量达到物柴油,不占用石油资源;可利用发电厂烟气中的二6704.9万t。与汽油相比,柴油用量受交通运输、氧化碳,减少温室气体排放;微藻生物柴油也是清洁农业和渔业、工业用油的影响,全年柴油表观消费量燃料,可以减少汽车尾气对空气的污染,被称为是为1.39亿t。石三鸟”的技术。世界各国均在大力开发,特别目前我国的车用汽油主要依赖石油生产的是美国,在2008年金融危机后更大力发展微藻生物汽油来供应。为了减少石油进口的依赖,减少二柴油。美国政府从投资、信贷、税收等方面制定政策氧化碳排放引起的温室效应和减少汽车排放尾来支持微藻生物柴油的发展(23。气引起的空气污染,近年已推广使用含10%乙发展微藻生物柴油要攻克的技术难题是:生产醇的乙醇汽油。2009年生产乙醇汽油1700万t,路线长,成本高,价格不能与石油柴油竞争。生产微所需燃料乙醇171万t。关于生物柴油,为了不与食藻生物柴油,首先要筛选出富油微藻,然后在光生物用油争原料我国利用餐饮业废弃油脂和榨油厂下反应器中成长;培育出来的微藻液,要进行收集浓脚料生产,目前产量已达200万ta左右,由于原料缩、压榨、脱水、干燥后才能得到微藻;最后微藻还要供应不稳等因素,产量时有波动。榨油、再加工才能得到生物柴油。2008年,美国能现有乙醇汽油和生物柴油的产量还将继续增源部制订了“微藻生物燃料技术路线图”,长达250长,技术进步还将继续。文章拟从国际有关生物质多页,提出了实现商业规模生产微藻生物柴油的战运输燃料的前沿,即微藻生物柴油、秸秆乙醇汽油、略,也讲了要攻关的难题,这说明微藻生物柴油要实[收稿日期]2010-12-09中国煤化工作者简介】闵恩泽(1924),男四川成都市人,中国科学院院士中国工程院CNMH化工科学研究院教授级高级工程师博士生导师,主要研究方向为石油化工;E-mail:minette@npp-sInopec.com2011年第13卷第2期13现工业化还有漫长的道路要走生产成本降至0.53美元L,低于石油汽油。微藻生物柴油在实现大型生产,把小试和中试我国燃料乙醇的生产工艺已从以陈化粮为原料成果放大方面,还有困难。根本原因是培育微藻的转化为以木薯等为原料发展秸秆乙醇汽油已有许光生物反应器系统是一个崭新的体系,微藻浓度很多单位开展了研究。目前已有500va和300va低,而且具有可压缩性,目前缺乏这种体系工程放大的纤维素乙醇中型试验装置,其中一套采用了国外的科学知识。早在20世纪70年代未美国能源部生产的酶制剂。但不论规模还是技术水平与国外可再生能源实验室就开始了微藻生物柴油的研究,相比均有巨大的差距。近期应加强与国外酶制剂公取得了多项实验室成果。在微藻开放池养殖放大试司的合作,在2015年建成世界技术水平的大型工业验(10m2)中,发现大规模养殖很难重复实验室示范装置,为今后发展奠定基础。同时,也要组织纤结果效率较低提高油脂含量时,总生物质含量降维素基因改造、酶制剂作用机制等基础研究。低;采用转基因微藻也未实现油脂提高。而且微藻4生物质汽油种群比较脆弱强光、温度波动、密度、氧气、机械力均容易伤害其生长,造成产率下降。2009年,美国生物质汽油( biogasoline)是最新一代的生物质埃克森-美孕公司宣布投资6亿美元开发微藻生物燃料。它比乙醇能量高,使用更经济不需要更新销柴油要求科研不能只从试管到烧杯,要达到百万加售系统和加油站不需要调整发动机。生物质汽仑(注1gal=3785L)以上的生产规模,预计5-10油以甜菜为原料,经过原料预处理、水相重整、碱催年后才开始工业生产。从这些也可以看出技术放大化聚合、加氢脱氧等工艺来生产。2010年3月,国时的难度。外建成36000L/a生物质汽油中型试验装置,正集生产微藻生物柴油同时需要二氧化碳、阳光、土资4640万美元建设从糖类生产生物质汽油的工业地三个资源同时具备这三个条件的地区有限。要装置。年生产几十万吨的微藻生物柴油,更要有大量的土我国正与国外酝酿合作,在我国建立每年万吨地。所以我们需要在沿海的滩涂、沙漠等地区规划级工业示范装置关键是原料的稳定供应。要调研好微藻生物柴油厂的建设。在2015年力争建成每国内甜菜、木薯甜高粱等的供应情况,规划全年的年万吨级工业生产装置。同时大力开展微藻生物柴稳定供应。同时还要研发综合利用技术以增加经油成套技术的科学与工程基础研究可以在以下方济效益。为进一步降低原料成本,国外还在研究以面进行重点研究:a富油微藻的筛选、培育和基因工纤维素为原料生产生物质汽油的技术。程改造;b.光反应器中传光、传质、传动、传热规律;为了我国生物质汽油的发展,应开展生物质汽c稀藻液的收集、浓缩过程的工程放大规律;d稀微油高效制备过程中的科学与工程基础研究,包括:藻液釆收、藻细胞破壁、油脂提取的科学知识。a.生物质原料的预处理以及纤维素和半纤维素等糖类组分的高效分离;b.纤维素和半纤维的高效解聚3秸秆乙醇汽油(获得糖类单体);c糖或糖醇转化为汽油的多功能纤维类生物质是世界上存在的最广泛的可再生高效催化剂的设计与制备;d.糖或糖醇转化为汽油资源包括各种农业残余物、林业残余物、专门栽培的多步催化反应的高效耦合与反应器集成。的作物(如杂种白杨、甜高粱等)以及各种废弃物5发展对策的思考(如城市固体垃圾、甘蔗渣、造纸废液等),秸秆在生预计2020年我国柴油每年需求量约22亿t物质总量中所占的比例在50%以上。纤维素原料汽油需求量为1.1亿t,所以我国微藻生物柴油、秸的主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素。美国能源部投资10亿美元,发展以秸秆农林秆乙醇新一代生物质汽油的生产要达到每年几百固体废弃物、城市生活废弃物等多样性纤维素为原万吨,这样在减少石油进口、减少温室效应、减少环境污染方面才能起到一些作用·因此,在“十二五料的秸秆乙醇工艺。他们采用基因改造的纤维素期间并寻找更好的酶制剂,以及建设高效率的生产厂中国煤化工告秆乙醇新一代生物CNMHG定基础。同时调美国计划在200年由秸杆乙醇供应的汽油达到美研原料供应为以后发展做好准备。国汽油总量的30%,约1.9亿m3。预计秸秆乙醇工程科学方数据[4] Lemer 1. The new ethanol J]. ICIS Chemical Business, 2010參考文献1]郭一凡,龚金双,王海博,中国成品油市场200年回顾与2051]hmg.sel, wisent start up biogasoline demo plant[.,LCs年展望[J],国际石油经济,2010(3):21-26Chemical Business, 2010(3-4): 12-132] Schill S R. The promise and the reality[J]. Biodiesel, 2009[6] Lange J P, Price R, et al. Valenc biofuels: A(10):45-47sic transportation fuels [J]. Angew Chem Int Ed, 2010[3] Kram J W. Algae attracts more researchers[ J ] Biodiesel, 2009794483.(1):12.Automobile fuel from biomassMin enze Xie WenhuaResearch Institute of Petroleum Processing, SINOPEC, Beijing 100083, China)Abstract] The world recent activities in the fields of micro-algae biodiesel, cellulosic ethanol and biogas-line were reviewed; the challenges and measures taken were discussed. It was proposed that the first industrialdemonstration unit for these micro-algae biodiesel, cellulosic ethanol and biogasoline should be built in China be.fore 2015, based on raw material supply, r& d progress and international cooperation to lay the foundation for fuKey words bio-based automobile fuel; micro-algae biodiesel; cellulosic ethanol; biogasoline中国煤化工CNMHG2011年第13卷第2期15