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关于用粮食制造生物燃料
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目前,国际流行的淀粉质产品制造乙醇技术分为三类：一是使用玉米或者小麦等粮食作物；二是用红薯、木薯、甜高粱等非主粮等；第三类则是农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的废弃生物生产,统称为纤维素.三种技术中,最为成熟的是玉米、小麦和甘蔗为代表的乙醇生产技术,巴西和美国已经有大规模的制造基地.
相对于玉米等粮食原料,木薯、甘薯、甘蔗等非粮乙醇虽能避免粮食消耗,但目前非粮乙醇产业化程度还不高.虽然多种作物可以作为能源作物开发,但真正能实现规模化商业开发的只有玉米、小麦、甘蔗等少数.近年来,世界各国发展生物燃料雄心勃勃,但是其代价则是全球粮价飙升,而大豆、玉米和小麦将首当其冲.在吃不饱或吃不好的情况下,把粮食转化为燃料在伦理上是进退两难的选择.
从长远来看,植物纤维也就是以秸秆等纤维素为原料的燃料乙醇,才是今后行业的发展方向,而薯类和甜高粱仍然只是燃料乙醇的过渡原料.
一、玉米
1．“饿死穷人”去“喂饱汽车”
生物燃料包括生物柴油和燃料乙醇,而豆油和玉米分别是美国生物柴油和燃料乙醇的基本原料,目前美国国内生物燃料的研发和生产火热,大型、超大型的工厂不断上马,对豆油和玉米的需求增长速度不断加快.美国提出未来10年内把美国的汽油消耗量缩减20%和增加生物燃料产量至1.07亿吨的能源目标,并实施了一系列扶持燃料酒精项目的政策,美国燃料酒精产量飞速增长.06/07年美国燃料酒精消耗了5400万吨酒精用玉米,约占全国玉米总产量的20%.预计2007/08年使用酒精用玉米8400万吨,约占全国玉米总产量的25%.美国鼓励生物能源的生产,必将为生物能源的主要原料玉米提供需求基础,同时也势必增加美国国内对玉米的使用量,进而减少美国在全球的玉米供应量,使得全球玉米库存减少.
由于世界乙醇汽油用玉米呈现强劲增长走势,年增长需求达25%,导致玉米价格持续走高.发达国家带动的全球乙醇汽油投资热,已经引起发展中国家的极大愤怒.墨西哥的玉米饼价格大幅上升引起大规模的民众抗议示威活动.委内瑞拉总统说,大量使用乙醇燃料就是以“饿死穷人”的代价去“喂饱汽车”.就连美国专家也预言：乙醇汽油热将造成世界8亿机动车主与20亿贫困人口大规模地争夺粮食.
2．从能源偿还比来看并不划算
要考虑从生物燃料取得效益的发展机遇,应从长远发展角度着眼.谷物基乙醇的原料直接与食品来源相竞争,其生命循环周期的碳排也是一个问题,这一能源投资的能源偿还(EROEI)比所需求的要少得多,这意味着产生的净能量很难高于生产它所使用的能量.乙醇要通过许多步骤才供应到用户：一是玉米种植、施肥和收割,二是玉米运送到乙醇工厂,三是生产乙醇,四是用槽车或罐车把乙醇运送到调合现场,五是调合,六是配送.把乙醇送到市场、送到每个调合中心经过许多步骤,大大增加了供应的复杂性.为增加原料、收割、加工和供应到市场的乙醇数量,生产乙醇要在化石燃料能源方面大量投资.因为各个步骤都需要使用化石燃料,作为运输燃料乙醇提供的能量应该超过生产它所消耗的能量.美国生产乙醇主要是用玉米,这种乙醇的能量只是比消耗的能量稍多一点.
2008年4月,美国能源部长塞缪尔•博德曼(Samuel Bodman)称,以玉米为原料的乙醇生产增长是导致粮食价格上涨的原因之一,美国应开始逐渐减少以玉米等粮食作物为原料生产乙醇.在寻求整体能源结构多样化的同时,我们还必须追求生物燃料的多样化.但博德曼并不贬低玉米乙醇的重要性,对玉米目前对美国能源安全性持肯定态度.但指出我们必须开发并使用新一代的乙醇.
二、木薯
1．木薯的优势
木薯具有成本低廉,能源开发不与人畜争口粮的突出特点,据统计,以木薯生产酒精,每亩土地可得到的酒精量是玉米,稻米的两倍.
自去年以来,国家发改委委托有关咨询公司对湖北、河北、江苏、江西、重庆五省份的评估结论认为,利用薯类作为燃料乙醇生产原料,符合国家“非粮替代”“不与人争粮”的要求.国家发改委建议,各省应该根据当地的国土资源状况,制定可靠的薯类原料基地建设方案,确保薯类原料供应.国家发改委称,薯类燃料乙醇的生产可促进农业和农村发展,并提高农民收入.优先推进上述五个省份生物燃料乙醇产业发展,有利于为中国薯类燃料乙醇生产探索可行之路.
2．原料价格上涨
从2008年4月开始,广西禁止销售普通汽油,全面推广使用以木薯为原料的非粮乙醇汽油.这是我国第一个以非粮作物为原料生产燃料乙醇的省区.2007年8月,国家发改委批准先行启动全国第一个非粮替代项目——广西中粮生物质能源有限公司北海年产20万吨燃料乙醇项目,广西使用的乙醇由广西中粮生物质能源有限公司主要以当地木薯为原料提供.
中粮在广西上马20万吨非粮燃料乙醇项目,尽管所需木薯量在150万吨左右,但是对广西的木薯市场“刺激很大”.公开数据显示,广西是我国最大的木薯产地和最大的甘蔗产地,种植面积和产量均占全国60%以上,种植木薯约600万亩,鲜木薯产量约780万吨.按照这个数字测算,广西中粮一家的木薯需求量就占到近20%.
现在木薯价格已经高达600-700元/吨,而且很难买到.2006年4月,国家发改委下发了一份《生物燃料发展有关情况及政策建议》,文中提及“目前以陈化粮为原料生产的燃料乙醇的成本约为每吨4500元左右.以甜高粱、木薯等为原料生产燃料乙醇,成本约为每吨4000元”.发改委的这份文件立论,是建立在当时木薯价格为300多元/吨的基础上.
据广州能源研究所生物质能研究中心、研究燃料乙醇的袁振宏博士向《华夏时报》提供的一组数据：同样是生产1吨燃料乙醇,大约需要3.3吨玉米、7吨木薯、10吨红薯、15-16吨甜高粱.据此,非粮燃料乙醇并不比粮食燃料乙醇成本低.中粮集团正在向发改委申请财政补贴,不过还没有得到批示.
三、甜菜
香港和宝国际控股有限公司设在宁夏银川的生产示范基地通过两年的工业化生产实践证明,利用非粮食原料、低成本生产生物燃料乙醇已成为可能.香港和宝国际2006年开始推行拥有自主知识产权并处于世界领先地位的生物活性引透生产非粮食类乙醇技术.这一技术具有投资少,成本低,出酒率高,生产工艺兼容性强,污染程度低等一系列明显优势,已获得高新技术项目认定.该生产工艺排出的二氧化碳气体可出售给饮料制造厂；生产的渣料可直接作为饲料,或经过简单加工成为可降解材料、纸浆的原料；出酒后的醪液可反复用于稀释原料,或生产沼气补充热能；生产沼气后的泥浆可加工成肥料.这不但符合国家循环经济战略和环保政策,而且极大地降低了污染处理成本.另外,它还带来巨大的社会效益.按甜菜价格320元/吨、每亩平均产4吨计算,农民在边际性土地上的收益每亩可达到1200多元,超过种植其他作物收益1倍以上.
四、甘蔗
巴西的乙醇主要由甘蔗制成,是所有种类的生物燃料中碳平衡度最高的.2007年,巴西生物乙醇的价格只有汽油的六成.目前我国有关部门正拟着手研究、开发汽车用甘蔗燃料乙醇.我国目前甘蔗年产量在8500万吨左右,若技术攻关成功,将会有很好的发展前景.
五、纤维素
1．目前成本过高
诺维信公司与中粮集团合作在黑龙江投了5000万共建一个为期3年的用玉米秸秆做纤维素乙醇的试点基地,目前的规模是500吨,希望尽快扩展到5000吨.目前纤维素制造乙醇的成本达到每吨6000元到7000元,一般粮食制乙醇的成本为4800元到5000元.张京洪表示,他们的目标是将成本降低到每吨5500元左右.
作为废弃品,秸秆分散在广大农村地区,我国每年有7亿吨左右的秸秆可以利用.但是,秸秆技术劣势还在于,由于其浓度较低,提取的乙醇尚不能与玉米等粮食原料相媲美.此外,由于秸秆的形状较长,运输起来并不方便,因此如果要建乙醇加工厂,最好的办法就是在各个乡设立一个加工基地.因此,秸秆制造乙醇的工厂大都规模偏小.
2．未来生物燃料的希望
在美国等地,秸秆制乙醇也尚在研究过程中,目前没有任何一家公司宣告已经获得彻底成功.业内普遍认为,纤维素技术的成熟应用可能需要6年乃至更长的时间.但美国植物科学家研究发现,纤维素乙醇实际上产生正向的净能量.美国内布拉斯州农业研究服务中心计算出生产纤维素乙醇的全部用能.这一研究包括生产拖拉机使用的能量、制取农田植物种子使用的能量、生产除草剂使用的能量、生产化肥使用的能量和收获过程使用的能量.研究表明,纤维素原料生长使用一个单位的能量,可得到近5.5个单位价值的乙醇.它比从谷物生产乙醇的效率甚至更高.纤维素乙醇排放主要的温室气体二氧化碳比谷物基乙醇远远少得多.纤维素乙醇排放二氧化碳比一般的汽油要少80%,而谷物基乙醇仅少20%.从诸多效益可见投资纤维素乙醇的发展机遇.
美国能源法案要求到2012年从纤维素来源生产乙醇的3%,到2022年达到44%.据此估算,这意味着美国到2012年需生产4.05亿加仑纤维素乙醇,2022年达到158.4亿加仑纤维素乙醇.据预测分析,如果2022年达到能源法案要求,则谷物乙醇生产商将达到生产上限,而不再对食品价格造成威胁.可以相信,纤维素乙醇工业将拥有最大效益.
生物燃料的未来在于发展新的科技手段,寻找新的出路,避免粮食安全问题,才能维持其可持续发展.我国在叫停粮食类燃料乙醇项目后,非粮作物的燃料乙醇生产将是未来企业的发展的方向,主要包括木薯乙醇和纤维素乙醇两类,其中木薯乙醇已处于规模化生产阶段,技术发展已相对完善,而纤维素乙醇在我国还处在试验阶段,至少还需要3到4年的时间,才能够在核心技术上有所突破.