摘要 石化资源的溃乏以及其飚升的价格使得今天生物能源的研究越来越受到关注。在对生物质燃料乙醇生产技术等进行综述的基础上，比较我国与世界先进水平的差距，并对其产生的问题进行探讨和思考。
关键词 生物质燃料乙醇；燃料乙醇生产技术；能源；粮食
自20世纪70年代以来，在全世界范围内爆发的几次石油危机，直接激发了全人类对可再生能源开发的重视和尝试，而大气环境污染问题也越来越多地受到世界各国的关注。研究表明，酒精燃料不仅是一种极佳的替代能源，还具有很好的环保效果。因此，在石油价格高涨、汽车尾气困扰城市大气环境的双重背景下，推广乙醇汽油也就成了大势所趋。生物质燃料产业也作为一个新兴产业出现并迅速发展。对于正在进行社会主义新农村建设的中国来说，发展生物质燃料产业显得尤为重要，但目前生产规模还很小，要进行规模化、产业化发展还存在一些障碍。生物质燃料产业是指利用可再生或循环的有机物质[1]，包括农作物、树木和其它植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物，以及利用边际性土地和水面种植能源植物为原料，通过工业性加工转化，进行生物燃料和生物能源生产的一种产业，具有可持续性、生物质数量巨大、利用形式多样性等特征。
1 燃料乙醇生产技术现状及中国差距
燃料乙醇的生产工艺根据原料工艺路线的不同，可分为合成法（即乙烯水合法）和发酵法（也称生物法）两种。近年来，由于乙烯价格上涨，生物发酵法成为世界范围内生产燃料乙醇的最重要途径。从原料角度，可将世界燃料乙醇生产技术分为甜蜜类、谷物淀粉类和纤维类三类，美国主要以玉米为原料生产燃料乙醇；中国以玉米、陈化小麦等为主要原料生产燃料乙醇；
巴西以甘蔗为主、欧盟以甜菜为主生产燃料乙醇；日本则以农、林废弃物等未利用资源直接发酵生产燃料乙醇。
1.1 以淀粉类、糖蜜类为原料的燃料乙醇生产技术
在国外已经十分成熟，并进入规模化、商业化生产阶段。当前，世界各地燃料乙醇制造的原料主要来自糖原料和淀粉类原料，在这方面的研究基础也最为雄厚。美国在过去数十年中不断将先进的技术应用到发酵工厂，目前生产燃料乙醇的原料成本降低了2/3，关键的发酵技术已达到相当高的水平。到21世纪初，巴西的乙醇生产效率已经翻了3番，生产成本已从每升60美分降至约20美分，具有充分的市场竞争力。目前，中国以淀粉类为原料生产燃料乙醇的技术也较为成熟，吉林、黑龙江、河南和安徽的四家企业作为首批国家级燃料乙醇产业试点基地已投入规模化生产运行，但成本依然偏高，已成为制约规模扩大的最大问题。2007年中国科学院成都生物所承担的“甘薯高效快速燃料乙醇发酵技术”课题通过专家验收，已获得高浓度乙醇发酵酵母菌株，并研发出高浓度乙醇发酵技术。
国内以糖蜜类为原料的生产技术，还处于试验示范阶段。2005年国家决定，在863计划生物和现代农业技术领域启动“生物能源技术开发与产业化”项目，重点攻克生产燃料乙醇、生物乙醇制取乙烯等面临的共性关键技术。其中，在燃料乙醇关键技术研究与产业化方面，就有以甘蔗、甜高粱等糖质原料为基础的燃料乙醇生产关键技术及共性支撑技术等，中国农业科学院甜菜研究所、黑龙江大学等单位做了一定工作，但技术仍较薄弱。
1.2 以纤维素为原料的燃料乙醇生产技术
木质纤维素是地球上最丰富、最廉价的再生资源。长期以来，国内外专家一直艰难地探寻用木质纤维素制取燃料乙醇的高效技术，攻关重心聚焦于原料的预处理，研发高效低成本的预
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处理技术和培育筛选能将纤维素类物质进行有效发酵的微生物是各国科研的首要问题，近年来不断取得新进展。
国外以纤维素为原料的燃料乙醇生产技术水平领先，但仍然处于工业化试验阶段。美国、日本、加拿大、瑞典等发达国家高度重视用生物质纤维作为原料生产燃料乙醇，并投入了大量人力和财力。迄今为止，全世界已经有几十套纤维质原料经纤维素酶水解成单糖的中试生产线或小试生产线，大部分是以乙醇为最终产品。但是，由于纤维类物质的特殊构造及纤维素酶的水解效率较低，导致纤维素酒精生产成本高，无法与粮食酒精相竞争。美国农业部的首席经济学家Keith Collins指出，目前木质纤维素乙醇的生产成本远高于玉米生产乙醇。目前，世界上还没有一家工业规模利用纤维质原料生产燃料乙醇的企业，以纤维素制乙醇的半商业化工业化试验投资风险还相当大。目前，中国正在进行以纤维质原料生产燃料乙醇的基础研究，并取得了一批可喜的突破，但是小试或中试生产线还没有完全建立，纤维素酶研究处于探索阶段，远没进入降低生产成本阶段，与国外还有较大差距。技术瓶颈仍然是限制我国生物质产业发展的一大因素[2]。
2 中国燃料乙醇技术领域亟待解决的问题
2.1 尽快构建燃料乙醇研发体系
巴西形成了蔗糖、乙醇成套制造技术和乙醇汽车技术科研及工业体系。日本从1983年开始实施燃料乙醇的开发计划，目前已有日本酒精协会、专业公司和知名科研院所共同组成的研发体系。中国高度重视燃料乙醇研究，2006年3月，全国首家以寻找石油替代产品为目标的新型研究机构——中国农业科学院生物质能源研究中心成立。但目前努力仅局限于燃料乙醇生产技术领域，乙醇汽车技术研发与工业体系构建还没有真正启动，还没有形成完整的燃料乙醇产业研发体系。
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2.2 加强燃料乙醇节本技术攻关
燃料乙醇能否得到广泛使用，价格是关键。国外以淀粉为原料生产乙醇的成本已经很低，而目前中国燃料乙醇的生产成本仍然偏高，在节能、工艺水平、自动化、综合利用等方面均与国外存在较大差距，如何降低原料成本与生产消耗已成为燃料乙醇能否顺利健康发展的主要限制因素。要加大科技攻关力度和自主创新能力，研究燃料乙醇生产中的节能减耗技术，研究燃料乙醇生产工艺的优化技术，加强关键技术、关键设备的引进与创新。
2.3 加强非粮原料乙醇技术储备
当前，国家主管部门制定的《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》，重点支持用木薯、甜高粱、秸秆等非粮原料生产燃料乙醇。目前，国外以甜蜜为原料生产乙醇的技术已较为成熟完备，中国应在自主创新的同时，注重引进与再创新。
2.4 加强燃料乙醇产业布局
研究燃料乙醇的原料半径和市场半径的制约是大规模推广使用乙醇汽油的一个瓶颈。据测算，燃料乙醇的原料半径约为300km，而市场半径约为500~700km。这两个指标限定了燃料乙醇的生产企业及使用市场必须集中在一定区域，这对中国地域广阔的原料分散生产是一个挑战。要加强战略研究，合理谋划燃料乙醇产业布局，深化原料产地与加工企业、销售市场研究，为全国范围内推广、使用燃料乙醇提供依据。
3 关于我国发展生物质燃料产业的思考
3.1 粮食问题是否让位于能源问题
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3.1.1目前玉米仍然是生产乙醇汽油的主要原料。
据统计，我国的玉米消费量，从1999年到2003年的几个年度中平均增长速度仅有1%，但从2004年开始，随着燃料乙醇新增长点的出现，酒精消费玉米量增长速度却达到了20%。2001年国内酒精原料中玉米原料占总量的比重为59%，到2005年，这一比重已上升到76%。目前以玉米为原料的乙醇加工业比重约在80%左右。
3.1.2由于生产燃料乙醇有利可图，包括投机资本在内的大量项目纷纷上马，导致玉米需求量大幅增长。
今年进入11月份以来，一场粮油价格上涨的趋势开始波及我国。而与此同时，以玉米、小麦等粮食为加工原料的燃料乙醇项目也纷纷上马。据了解，目前以生物燃料乙醇或非粮生物液体燃料等名目提出的意向建设生产能力已超过千万吨。其中广西自治区有24家企业想争取参与试点，四川报到发改委的试点项目也有10个。在过去的两年间，仅黑龙江和吉林两省就上了100多家酒精厂。再加上一些企业以食用医用为名义实际上却与燃料乙醇有染进行变相投资的原因，我国生产燃料乙醇的产能已大大超过预期，由此造成玉米需求量大幅增长。针对这一情况，国家发展与改革委员会、财政部已迅速共同下发了《关于加强生物燃料乙醇项目建设管理，促进产业健康发展的通知》，要求立即暂停核准和备案玉米加工项目，并对在建和拟建项目进行全面清理。
3.2 政府是否继续充当“埋单者”的角色
为了保证新能源战略的顺利实施，国家给予制造乙醇燃料的企业相当大的优惠政策。生产成本与定向购销价格之间的差价由政府来埋单，并且保证在结算时乙醇企业每吨燃料乙醇有100元左右的利润空间。政府的支持政策一度成为各地争上项目的重要策动力。虽然政府部门
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已经认可这是一种成长的代价，但在该产业逐步发展成熟且具备一定的竞争力之后，政府则应逐步退出“埋单”，不再继续给予企业直接的财政支持和补贴。而相关的企业则应该开始按照市场规律独立运行，开始自己为自己“埋单”。这就意味着，在未来的发展中企业必须寻找到新的替代原料和先进的转化技术，以应对国家政策补贴力度减弱甚至取消后原料价格上升带来的更大的成本压力。
3.3 生物质燃料产业也需要污染治理
可持续性是生物质产业的一大特征，其最终生产的产品具有环保作用，可以实现循环利用，在缓解空气污染、治理有机废弃物、保护生态环境方面具有明显效果。但生物质产品生产过程本身却存在着很大的污染风险。例如，生产燃料乙醇不但要消耗大量的水资源，其生产过程还会产生大量废气、废渣和废液，如果直接排放，不仅会对环境造成极大的污染，同时也会造成资源上的极大浪费。就目前整体来看，乙醇生产企业中污染治理不彻底、资源消耗偏高的情况仍然存在。有些小企业即使没有享受国家优惠政策也能够存活下来，其中的秘密之一就是省掉了巨额的环保开支[3]，以污染环境为代价来获取自身的经济利益，这是与发展生物质产业的初衷背道而驰的。因此，生物质产业本身更需要提倡绿色环保理念，重视污染治理和废物综合利用。
4 结论
综上所述，在能源短缺、环境压力日趋加重的大背景以及建设社会主义新农村的基本国情下，在我国发展生物质产业不但符合发展循环经济、实现可持续发展的大方向，还能够帮助推动农业和农村可持续发展，增加农产品附加值，提高农民收入，从而促进实现新农村建设的目标。生物质产业在今后的发展过程中，需要注意以下几个方面的问题：首先，要继续关注粮食安全问题，不能只盯住能源短缺的问题而顾此失彼；其次，努力解决技术瓶颈问题，从技术层
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面解决原料限制和成本过高的难题。这就需要国家投入大量人力和资金以帮助做好技术更新和成熟技术推广工作；第三，政府的监管对产业发展及污染治理至关重要。应建立严格的市场准入和监管制度，提高市场进入的技术和资金门槛，继续推行定向购销的体制，避免盲目建设和盲目生产；第四，重视相关企业的污染治理，发展新型的循环产业体系，防止走进为了保护环境、获取环保能源反而破坏环境的怪圈。
参考文献
[1]石元春.发展生物质产业[J].发明与创新,2005,(5):4～6.
[2]王启现.世界燃料乙醇产业发展的若干技术问题探讨[J].世界,2007,(10):54～57.
[3]孙振钧.中国生物质产业及发展取向[J].农业工程学报,2004,20(5):1～5.
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