闵恩泽:发展生物柴油原料是关键
       ——访中国科学院、中国工程院院士闵恩泽

       现在,石油、天然气等化石燃料供应紧张,且价格昂贵,人们寻找可替代能源的愿望日益强烈。生物质燃料以其在节能减排、绿色环保等方面的突出优势,成为能源界的新宠。

       目前国际上广泛生产、利用的生物质燃料有哪些?它们有什么优缺点?中国发展生物质燃料的前景如何?日前,中国科学院、中国工程院两院院士,石油化工科学研究院高级顾问闵恩泽,接受中国石化报社记者专访,介绍了生物质燃料的研究和应用情况。

       闵恩泽院士介绍,目前国内外研究、应用较多的几种生物质燃料主要有秸秆乙醇汽油、甜菜生物质汽油、纤维素生物质汽油、生物柴油、第二代生物柴油、微藻生物柴油等。

       新型汽油需要“中外合作”

       含10%乙醇的秸秆乙醇汽油已在我国推广应用。乙醇汽油与传统汽油相比有很多优点。比如它的辛烷值提高了、含氧多、燃烧充分,减少汽车尾气一氧化碳排放35%以上、碳氢化合物排放15%以上。生物质生长过程,还能吸收二氧化碳。目前,已建有20万吨/年以上、以非粮作物木薯为原料的工厂在生产燃料乙醇。

       美国能源部投资10亿美元,发展以秸秆、农林固体废弃物、城市生活废弃物等多样性纤维素为原料的秸秆乙醇工艺。他们采用基因改造的纤维素,寻找更好的酶制剂,建设高效率的生产厂。美国计划,到2030年,秸秆乙醇供应达到美国汽油总量的30%,约1.9亿立方米。预计秸秆乙醇生产成本降至0.53美元/升,低于石油汽油。

       发展秸秆乙醇前沿技术要立足已有每年万吨工业规模工厂的基础,与国外酶制剂公司合作,先实现工业化,再把规模扩大至10万吨/年以上,推广应用。大规模发展秸秆乙醇,原料是关键。要调研了解国内的原料供应情况,同时研发利用这些原料的生产技术。酶制剂是基础,要组织研发具有自己特色的酶制剂。

       最新一代生物质车用汽油比乙醇汽油更有优势,比乙醇能量高,使用更经济;不需要更新销售系统和加油站;不需要调整改动机。以甜菜为原料的生物质汽油,生产工艺包括原料预处理、水相重整、碱催化聚合、加氢脱氧。2010年国外开始建设工业生产装置。同时,国外也在大力研究以纤维素为原料的生物质汽油。纤维素比甜菜等原料来源广泛、价廉。甜菜为原料,已被国外专利覆盖,采用纤维素为原料,更有可能形成具有自主知识产权的技术。国内对纤维素生产生物质汽油的研发已经开展,并取得一定进展。因此,要重点突破,占领这一高科技发展前沿制高点。

       生物柴油大有可为

       生物柴油是动植物油脂通过与甲醇反应生产的清洁柴油,不含硫和芳烃,燃烧后不产生颗粒物和硫化物,不污染环境,同时十六烷值高。

       生物柴油是21世纪崛起的新兴产业,全世界生物柴油产能已在3000万吨/年以上。目前,美国产能已发展到1093万吨/年、欧盟为1300万吨/年。国际上已经制定完善了生物柴油标准。这样就保证了产品质量和运转性能始终如一,发动机制造商也可以此为设计依据,增强用户的信心。

       我国生物柴油总产能约150万吨/年,近几年产量30万~50万吨/年,大多以废弃油脂为原料。中国海油建设在海南东方的6万吨/年生物柴油装置,采用中国石化的SRCA工艺,实现了清洁生产,调成B5在海南的加油站销售。

       中国石化发展生物柴油产业有基础。中国石化拥有完整的从小型到2000吨/年生物柴油中型试验装置;拥有生物柴油质量分析、模拟评定、台架试验装置以及行车试验的经验;拥有世界一流的、处理废弃油脂原料的生物柴油成套技术,还拥有处理木本植物油和微藻油原料的碱催化蒸馏工艺。此外,中国石化向科技部申请了“十二五”国家生物柴油重大支撑项目,中国石化咨询公司受国家能源局委托,正编制我国生物柴油行业发展的指导意见,这些都对中国石化发展生物柴油提供了有力的支持。闵院士建议中国石化引领国内企业通力合作,形成新兴产业。

       发展生物柴油,原料是关键。我国榨油厂酸化油类废弃油脂总量较大。这类油脂的优点是全年不分季节供应、价格便宜。另一来源是从马来西亚和印尼进口棕榈油厂的酸化油,其优点是质量稳定,加工生产生物柴油,享受国家相关优惠政策后能赢利。动物油脂的来源丰富,包括屠宰废料、制革厂的猪皮油等,一般价廉。这是目前尚未利用的新原料来源。

       在木本植物油方面,利用我国山地资源丰富的特点,开发麻风树、黄连木等木本植物油,具有优势和特色。近期应调研了解现状,研讨如何加速发展,何时能提供大量原料。

       微藻也能“点绿成金”

       微藻是地球上最简单的一种生物,却可能成为世界上最复杂问题的解决方案。所以,世界各国政府均在大力支持研发,企业也在大力研发。如美国就制定了微藻生物柴油路线图,埃克森美孚2009年投资6亿美元开展微藻生物柴油的研发。微藻生物柴油可以减排二氧化碳,减少温室效应;生产生物柴油,减少对石油的依赖;处理废气废水,保护环境。微藻生物柴油技术被誉为“一石三鸟”的技术。

       微藻是光合效率最高的原始植物,比农作物的单位面积产率高出数十倍,是自然界中生长最快的植物。微藻可以生长在高盐、高碱的水体中,可利用滩涂、盐碱地、沙漠进行大规模培养。利用海水、盐碱水、工业废水等非农用水进行培养,可以不与农作物争地、争水。微藻干细胞的含油量可高达70%,是最有前景的产油生物;微藻培养利用工业废气中的二氧化碳,可减少温室气体的排放,还可吸收工业废气中的氮氧化物,减少对环境的污染;生产微藻生物柴油的同时,还能生产藻饼,再加工成蛋白质、多糖、脂肪酸等高价值产品,降低微藻生物柴油的成本。

       但是,要大规模工业生产微藻生物柴油,还有漫长、艰险的道路要走。微藻生物柴油的生产是复杂的系统工程,涉及多学科、多专业的集成,投资巨大,目前生产成本远远高于石油柴油;大型化(几万吨/年)生产,尚未实现,大型成套技术缺乏;多个环节需要改善降低投资和生产成本;发展微藻生物柴油的同时需要二氧化碳、阳光、土地3种资源。

       要在微藻收集、浓缩、破壁、提油等方面取得重大突破,简化流程、降低设备投资和生产成本。在微藻的培育方面,要利用基因工程来加以改造,在含油量和生成速度上要有重大突破,这是微藻生物柴油发展的基础。目前世界均在大力研发,这一期望有可能实现。