生物谷援引:能源是维系国民经济和社会持续发展的基础。自人类社会诞生以来,煤炭、石油和天然气一直扮演着不同时期能源消费的重要角色。石化能源是不可再生的能源,无限开采与有限贮量之间的矛盾,加剧了能源危机,特别是石化燃料引起的温室效应、环境污染等一系列生态危机,已经严重地威胁着人类的生存,影响着社会的持续发展。开发可再生植物燃料,逐步替代日益减少的石化燃料,因地制宜,优势互补,促进能源消费结构从单一化走向多元化,这是人类社会面临的重大而急迫的任务。
目前实施的“玉米转化汽油醇”工程,标志着我国在植物燃料研究开发领域迈出了稳健的步伐。
用玉米驱动汽车
玉米是粮食,怎能开动汽车?许多人可能会有这样的疑问——因为玉米留给我们的印象太深刻了。
我们都记着玉米的好处,一碗玉米粥可使肚腹舒舒服服,能饱餐一顿玉米窝头更是求之不得的。当然,那是过去的年代。生活在今天的青年人大多与玉米没有太多的交情,偶然吃一顿只能是换一换口味而已,没有太多的记忆,更没有刻骨铭心,因为玉米多与家禽家畜的生活联系在一起,什么猪饲料、鸡饲料等等,都少不了玉米,所以玉米又有“饲料之王”的称号。
玉米是六畜兴旺的重要基础。资料表明,100公斤玉米的饲用价值相当于135公斤燕麦、120公斤高粱或150公斤籼米。以玉米为主要成分的饲料,每2~3公斤即可换回1公斤肉食,玉米的秸秆还可制作成青贮饲料。世界上大约65%的玉米被用作饲料。
玉米是重要的工业原料。玉米籽粒的淀粉含量在70%以上,有直链和支链两种淀粉类型。淀粉是食品、医药、化工等行业必不可少的原料。玉米的用途渗透到工农业生产的各个方面,直接影响着国计民生。
玉米是生性泼辣的大田作物,世界上分布最广的作物之一。从北纬58度到南纬35-40度的广大地区都能茁壮成长,染绿一方。其中,北美洲种植面积最大,亚洲、非洲和拉丁美洲次之。玉米的栽培面积和总产量,仅次于小麦和水稻位居第三位。
正是看重了玉米的这些特点,我国正式开展实施了“玉米转化汽油醇”工程。这一能源工程的主要内容是,以玉米为主要原料生产乙醇,将乙醇与汽油按照一定比例混合,配制成廉价而高效的“汽油醇”,作为机动车的优质燃料。因为生产的是无水乙醇,可按照任意比例与汽油形成混合燃料。
乙醇作为燃料还有一个更为鲜为人知的优点,就是减少有害气体排放,改善环境质量。使用汽油醇燃料,现有汽车无须改装就能保持原有的动力性能,并且燃烧完全,能明显降低汽车尾气中有害物质的排放量,降低环境污染30%以上。汽油中添加乙醇,除了替代一部分汽油外,还能清洁发动机,减少机油用量,是一项集新能源开发、环境保护为一体的全新工程。
早在2000年,我国就确定了吉林省年产30万吨乙醇的生产线和河南天冠集团年产20万吨乙醇的生产线。玉米将逐步成为汽车的动力源泉之一。
异军突起的植物燃料
事实上,研究开发以乙醇为主体的植物燃料由来已久。巴西是世界上惟一不供应纯汽油的国家。1975年,在世界上首次提出“汽油醇计划”,1977年,添加20%乙醇的汽车正式在圣保罗市运行,1980年提高到22%的比例在全国推行。如今,巴西车辆普遍使用60%乙醇+33%甲醇+7%汽油的混合燃料。巴西年产乙醇1000万吨,其中97%用于汽车燃料。实施“汽油醇计划”给巴西带来了三大收益:形成了独立的经济能源运行系统,刺激了农业、乙醇工业及相关行业发展,环境质量显著改善。
同巴西一样,美国用法律强制推行“汽油醇计划”,鼓励生产和消费汽油醇。从1978年至今,美国通过数十项法案,从能源、交通、税收、环保、农业等方面对汽油醇给予支持。美国 “汽油醇”(把10%的乙醇添加在90%的汽油中)用量占全国汽油总量的70%,乙醇的年消费量500万吨。汽油醇还为美国带来了可观的综合效益。以1997年为例,全年美国汽车燃料使用乙醇512万吨,转化玉米1500万吨,占美国当年玉米总产量的7%,为社会提供了19.52万个就业机会,联邦政府从中多收入36亿美元。从20世纪80年代起,德国、荷兰、加拿大、瑞典等发达国家开始了汽油醇的推广。1995年,英国、法国、南非、古巴、泰国等越来越多的国家和地区纷纷加入到这一行列中来。
目前,以美国、巴西、日本和德国生产燃料乙醇的技术水平最高,效益最好。德国用剩余马铃薯和甜菜生产燃料乙醇,建立起日处理原料500~600吨、每小时乙醇产量2000升的工艺流程,谱写出了废物利用的新篇章。澳大利亚以木薯为原料生产燃料乙醇,在巴布亚新几内亚建造工厂,产品质量和产量均达到国际先进水平。巴西利用高光合效率的高粱和甘蔗建成了规模化的乙醇发酵生产工艺,乙醇年产量达到111亿公升,全国有200万辆汽车使用汽油醇燃料。