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能源植物的開發(fā)與利用
（作者未知） 2010/6/22
（接上頁）源發(fā)展 公司都已開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)， 并相繼建成了規(guī)模近萬噸級的生物柴油生 產(chǎn)廠。德國魯奇化工股份有限公司、貴州省 發(fā)改委、貴州金桐福生物柴油產(chǎn)業(yè)有限公司 就中德合作貴州小油桐生物柴油示范項目 簽訂了合作協(xié)議。西南生物柴油生產(chǎn)企業(yè)— 華正能源開發(fā)有限公司，總投資 8 000 萬元， 年生產(chǎn)能力可達 2 萬噸。
用于生物乙醇燃料加工的原材料主要 有甜高粱、木薯、甘蔗等。其中甜高粱具有 耐澇、耐旱、耐鹽堿、適應(yīng)性強等特點，成 為當(dāng)前世界各國關(guān)注的一種能源作物。我國 種植的沈農(nóng)甜雜 2 號甜高粱，收獲后每公頃 可提取 4011L 酒精。此外，我國自 2000 年 開始啟動陳糧轉(zhuǎn)化燃料乙醇計劃，目前已年 產(chǎn)百萬噸燃料乙醇，在吉林、黑龍江、河南、 安徽等省普遍推廣燃料乙醇- 汽油混合燃 料。秸稈酶解發(fā)酵燃料乙醇新技術(shù)已經(jīng)試驗成功，山東澤生生物科技有限公司建成了年
產(chǎn) 3 000 噸秸稈酶解發(fā)酵燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化示 范工程。
4. 生物能源的生產(chǎn)技術(shù)
4.1 生物柴油生產(chǎn)方法
生物柴油的生產(chǎn)方法主要有化學(xué)法、生 物酶法、超臨界法等。
(1) 化學(xué)法 國際上生產(chǎn)生物柴油主要 采用化學(xué)法，即在一定溫度下，將動植物油 脂與低碳醇在酸或堿催化作用下，進行酯交 換反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸酯，再經(jīng)洗滌干 燥即得生物柴油[13]。甲醇或乙醇在生產(chǎn)過程 中可循環(huán)使用，生產(chǎn)設(shè)備與一般制油設(shè)備相 同，生產(chǎn)過程中副產(chǎn) 10%左右的甘油。但化 學(xué)法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，醇必須過量；油脂原料 中的水和游離脂肪酸會嚴重影響生物柴油 得率及質(zhì)量；產(chǎn)品純化復(fù)雜，酯化產(chǎn)物難于 回收，成本高；后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的回收 裝置，能耗高，副產(chǎn)物甘油回收率低。使用 酸堿催化對設(shè)備和管線的腐蝕嚴重，而且使 用酸堿催化劑產(chǎn)生大量的廢水，廢堿（酸） 液排放容易對環(huán)境造成二次污染等。
(2) 生物酶法 針對化學(xué)法生產(chǎn)生物柴 油存在的問題，人們開始研究用生物酶法合 成生物柴油，即利用脂肪酶進行轉(zhuǎn)酯化反 應(yīng)，制備相應(yīng)的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合 成生物柴油對設(shè)備要求較低，反應(yīng)條件溫 和、醇用量小、無污染排放。Xu 以大豆油 為原料，采用固定化酶的工藝[14]，酶用量為 油的 30％，甲醇與大豆油摩爾比為 12:1，反 應(yīng)溫度 40℃，反應(yīng) 10 h 生物柴油得率為 92
％。因酶成本高、保存時間短，使得生物酶
法制備生物柴油的工業(yè)化仍不能普及。此 外，還有些問題是制約生物酶法工業(yè)化生產(chǎn) 生物柴油的瓶頸，如脂肪酶能夠有效地對長 鏈脂肪醇進行酯化或轉(zhuǎn)酯化，而對短鏈脂肪 醇轉(zhuǎn)化率較低（如甲醇或乙醇一般僅為
40%～60%）；短鏈脂肪醇對酶有一定的毒 性，酶易失活；副產(chǎn)物甘油難以回收，不但
對產(chǎn)物形成抑制，而且甘油也對酶也有毒
性。
(3) 超臨界法 即當(dāng)溫度超過其臨界溫 度時，氣態(tài)和液態(tài)將無法區(qū)分，于是物質(zhì)處 于一種施加任何壓力都不會凝聚的流動狀 態(tài)。超臨界流體密度接近于液體，粘度接近 于氣體，而導(dǎo)熱率和擴散系數(shù)則介于氣體和 液體之間，所以能夠并導(dǎo)致提取與反應(yīng)同時 進行。超臨界法能夠獲得快速的化學(xué)反應(yīng)和 很高的轉(zhuǎn)化率。Kusdiana[15]和 Saka[16]發(fā)現(xiàn)用 超臨界甲醇的方法可以使油菜籽油在 4 min 內(nèi)轉(zhuǎn)化成生物柴油，轉(zhuǎn)化率大于 95%。但反 應(yīng)需要高溫高壓，對設(shè)備的要求非常嚴格， 在大規(guī)模生產(chǎn)前還需要大量的研究工作。
4.2 生物乙醇生產(chǎn)情況
生物乙醇的生產(chǎn)是以自然界廣泛存在 的纖維素、淀粉等大分子物質(zhì)為原料，利用 物理化學(xué)途徑和生物途徑將其轉(zhuǎn)化為乙醇 的一種工藝，生產(chǎn)過程包括原料收集和處 理、糖酵解和乙醇發(fā)酵、乙醇回收等三個主 要部分。發(fā)酵法生產(chǎn)燃料酒精的原料來源很 多，主要分為糖質(zhì)原料、淀粉質(zhì)原料和纖維 素類物質(zhì)原料，其中以糖質(zhì)原料發(fā)酵酒精的 技術(shù)最為成熟，成本最低。木質(zhì)纖維原料要 先經(jīng)過預(yù)處理再酶解發(fā)酵，其中氨法爆破
（ammonia fiber explosion，即 AFEX）技術(shù)， 被認為是最有前景的預(yù)處理方法。隨著耐高 溫、耐高糖、耐高酒精的酵母的選育和底物 流加工藝，發(fā)酵分離耦合技術(shù)的完善，工業(yè) 發(fā)酵酒精的成本還將越來越低。
5. 能源植物替代能源存在的問題及建議
目前，對于能源植物的利用還處于摸索 階段，在應(yīng)用上存在著一些問題，如能源植 物原料資源相對匱乏，生物柴油原料短缺， 供應(yīng)量隨季節(jié)變化；原料的栽培技術(shù)及油脂 加工技術(shù)不成熟，成品生產(chǎn)力不高等；生物 柴油理化性質(zhì)也限制了其應(yīng)用，如生物柴油 油脂的分子較大（約為石化柴油的 4 倍（未完，下一頁）
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