能源和环境是当今人类面临的两大问题

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1、能源和环境是当今人类面临的两大问题。目前，化石燃料是人类生产.生活的主要能源。随着全球能源使用量的增长，及不科学使用，化石燃料等不可再生能源将日益枯竭，并对环境产生严重影响。这就迫切要求人们开发氢能，核能，风能，地热能，太阳能，和潮汐能等新能源。这些能源的利用与开发，不但可以部分解决化石能源面临耗尽的危机，还可以减少对环境的污染。人均效益处于全国先进地位。加强海洋天然气的勘探开发是中国海油早在1998年就制定的加快海洋石油发展的“六大发展战略”之一，力争到2015年中国近海天然气年产量达到200亿方，为此，在2010年以前需新增探明天然气地质储量3773亿方。今后15年海洋天然气增储上产的主要

2、区域是东海西湖凹陷、琼东南盆地及茸歌海盆地。2000年是中国海油资产重组、机制改革后的第一年，也是海洋石油开发的第一个“海洋天然气年”，在“海洋天然气年”中，中国海油将会有一系列的重大举措推动和加快海洋天然气的勘探开发。一是经过近三年的筹建，海洋石油化学公司已于近日正式成立，这标志着位于茸歌海盆地的东方气田的开发进入了到计时，预计到2004年东方气田每年将向海南提供天然气16亿方，用于化肥工业和发电。随着科技投入的增加和钻探技术的提高，莺歌海大气区不断有新的发现，东方和乐东气田的联合开发将实现向海南、广西或广东提供天然气34亿方。二是位于渤海湾中部和南部的渤南油气田群也将在近期全面启动，预计在

3、三年内实现向出东胶东半岛供气。三是配合国家“西气东输”工程，优先开发东海天然气的战略部署，加快东海天然气的勘探开发。开发东海天然气是“海洋天然气年”的重头戏，中国海油决定要把东海天然气的勘探作为今年的工作重点，加大投入，加大勘探工作量，争取尽快获得重要发现。今年4月8日，中国海油在东海钻探的绍兴611井开钻，拉开了大规模勘探开发东海天然气的序幕。东海盆地是我国近海一个大型新生代沉积盆地，总面积25万平方公里，有一批有利圈闭有待钻探，勘探潜力很大。西湖凹陷被认为是东海盆地中油气资源最丰富的地区，而且目前勘探程度最高，至今约20年的勘探历史，已钻井28口，并获得约1500亿方的天然气探明加控制储量

4、。西湖凹陷的天然气预测资源量l万亿2万亿方，目前发现程度仅为1575。除天然气之外，西湖凹陷还有原油的预测资源量12亿吨， 目前探明加控制储量仅为4000万吨，发现程度仅为3，勘探潜力非常大。此外，在台北凹陷已发现的丽水361气田，潜力也不可忽视。中国海油今年在东海海域投入勘探资金34亿元，几乎接近前20年自营勘探投资的总和。计划安排要钻5口探井或评价井，作二维地震5000公里，如果有新的发现，将作三维地震8001000平方公里，投资还会增加。从现在到2010年，将在东海海域部署55口评价井和20口探井及一系列物探工作量，完成新增天然气探明储量2700亿方的目标，使东海天然气年产量从现在的4亿

5、方增至100亿方，以满足上海及江苏、浙江经济发达地区的能源需求。东海天然气具有许多得天独厚的优势：油气田联合开发，提高整体经济效益：离市场近，输气距离短，工程建设周期短，能够以较快的速度、较低的成本满足市场等等。加快东海天然气勘探开发，在满足华东地区供气总量和时间方面以及实现双气源供应保证供气的可靠性，都将对“西气东输工程”发挥重要的补充作用。天然气的勘探开发与石油有很大的不同，这就是在勘探天然气资源的同时，就要探询天然气的市场前景；在上天然气开发项目的同时，就得上天然化学是一门中心科学，人类面临的资源、能源、环境、健康等问题的解决，在很大程度上依赖于化学的研究和发展。化学的主要发展方向之一是

6、深入研究化学反应理论，以揭示从原料到产物的通道，进而设计机理导向的包括以催化剂为核心的最佳化学过程。能源是关系到国家可持续发展和战略安全的领域。如何发展新的能源高效转化技术和洁净能源，不但涉及能源使用效率、更与全球环境气候变化相关联，属于国家重大需求。能源工业在很大程度上依赖于化学过程，能源消费的90以上依靠化学技术。怎样控制低品位燃料的化学反应，使我们既能保护环境又能使能源的成本合理是化学面临的一大难题。化石能源的转化及综合利用至关重要。随着我国经济的快速发展，我国各项建设已有了巨大成就，但也付出了资源和环境的代价。今天，能源资源约束明显、能源供给矛盾突出、能源环境污染严重，成为制约我国能源

7、发展的重要瓶颈。解决我国能源问题，根本出路是坚持开发新技术、节约资源等并举，大力推进节能降耗，高效利用能源等方式才能突破我国能源发展的瓶颈。高效利用能源主要是针对传统能源系统而言立足于新技术、新工艺，或者新理念构架的新型的能源利用技术，高效利用能源技术可大大提高了能源的综合利用效率，有效减少污染的排放。高效利用能源技术主要是指的热电联产技术和燃料电池技术。热电联产是既产电又产热的先进能源利用形式，具有降低能源消耗、提高空气质量、补充电源、节约城市用地、提高供热质量、便于综合利用、改善城市形象、减少安全事故等许多优点，所以世界各国都在大力发展。世界热电联产发展呈现许多趋势，其中，丹麦在热电联产综

8、合利用效率方面超过70以上。这种小型、微型的热电联产被国际上称之为分布式能源。分布式能源技术对能源的利用方式与传统的能源利用存在很大的区别，它不再追求规模效益，而是更加注重资源的合理配置，追求能源利用效率最大化和效能的最优化，充分利用各种资源，就近供电供热，将中间输送损耗降至最低。分布式能源可以和终端能源用户的能源需求系统进行协同优化，通过信息技术将供需系统有效衔接，进行多元化的优化整合，在燃气管网、低压电网、热力管网和冷源管网上，以及信息互联网络上实现联机协作，互相支持、互相平衡，构成一个多元化的能源网络，使能源供应与能源的实际需求更加匹配。它不仅是一些传统能源技术的集合，也是全新的能源综合

9、利用系统。目前，高效利用能源技术发展的一个重点是“燃料电池”技术。燃料电池的能源利用效率更高，污染更小，理论上燃料电池使用的是氢能，属于可再生能源。但自然界中可以直接利用的氢根本不存在，制氢需要其他外部能量实现。我国制氢的技术方向是如何利用天然气、煤气化、甲醇、乙醇等能源，特别有前途的是利用废弃在地下煤炭资源进行地下可控气化再制氢技术。燃料电池不仅可以解决人类发展的电力难题，同时也可以解决对于石油的替代难题。虽然，就燃料电池技术本身应该属于新能源，但是大多数燃料电池将不会依赖于可再生能源。热电联产和燃料电泄技术等能源高效利用技术都是立足于新技术、新工艺，或者新理念构架的新型的能源利用技术，虽然

10、不是可再生能源。据专家测算，能源利用效率提高1个百分点，可节省能源费用130多亿元。促进能源的合理和高效利用，对我国经济可持续发展具有深远的战略意义。高效利用能源，促进国民经济可持继发展在“后石油时代”能源和绿色化学研究方面取得进展 ?“后石油时代”替代能源的研究主要包括近期对煤、天然气的利用和中远期对可再生生物质资源的开发。在国家自然科学基金和科技部等的资助下，寇元教授和刘海超教授两个课题组在这些方面的研究取得进展。 煤和天然气转化为液体燃料的核心技术是费-托合成，即一氧化碳通过催化加氢转化为烃类化合物（液体燃料）。目前工业上主要采用负载金属催化剂。寇元教授课题组提出了全新的方法，在水相中利

11、用非担载的钌原子簇（2nm）高效实现了合成气的转化，在150 oC下催化活性高出传统的负载催化剂35倍，100 oC时的活性与负载催化剂200 oC时的结果相当。这一研究结果刚一在Angew. Chem. Int. Ed（DOI: 10.1002/anie.200703481）上在线发表，便引起了关注，英国皇家化学会的会刊Chemistry World（December 12）以“Aqueous Fischer-Tropsch is Clean and Green”为题作了评述，指出“中国科学家首次在水介质中实现了费-托合成，这是迈向烃类燃料生产绿色化的一步”。 纤维素是自然界中最丰富的生物质

12、资源，但传统转化方法步骤多，能量利用不合理，部分过程对环境有较严重污染。针对上述科学问题，寇元教授和刘海超教授课题组通过在钌纳米簇催化剂上一步选择氢解糖酐（C-O-C）键，实现了纤维素到多元醇的绿色转化 （J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 8714-8715）。最近，刘海超课题组在近临界水（高于200 oC和 20 atm H2）条件下，实现了纤维素的水解。同时，与快速加氢过程相耦合，将生成的单糖即时在钌催化剂作用下，加氢转化为山梨醇等多元醇，达到了纤维素的高效、绿色转化。这一结果发表在近期的 Angew. Chem. Int. Ed. （2007, 46, 7636

13、-7639）后，先后被 Nature China （September 19, 2007) 在“Latest Research Highlight”和Chemical & Engineering News (October 15, 2007) 在“Science and Technology Concentrates”栏目中评述报道。 能源植物的开发与利用作者：佚名论文来源：不详点击数： 50更新时间：2008-10-27 【摘 要】随着世界能源危机的加剧,生物质能源的开发利用已成为当今国际上的一大热点。 本文通过对能源植物国内外研究进展及开发利用现状进行综述,简单介绍生物质能源的生产 技术,

14、分析存在的问题,并针对能源植物的特点及我国国情提出一些建议。 关键词:生物能;开发利用;综述;能源植物;生物质能源 0. 引言 能源是现代社会赖以生存和发展的基 础,随着社会的发展,能源危机已成为当今 世界面临的巨大挑战。据世界能源权威机构 1999 年底的分析,世界已探明的主要矿物燃 料储量和开采量不容乐观,其中石油剩余可 采年限仅有 40 年1,其年消耗量占世界能源 总消耗量的 40.5%2。从发展的角度看,化 石能源终将耗竭,加之其燃烧时产生的有害 物质严重污染了生态环境。传统的能源结构 已经开始调整,作为未来的主要能源只能依 赖于可再生能源和受控核聚变能。因此,国 内外的能源研究人员正

15、积极探索发展替代 燃料和可再生能源。 生物质是一种重要的可再生能源。生物 质能是指利用生物可再生原料和太阳能生 产的清洁和可持续利用的能源,包括燃料酒 精、生物柴油、生物制氢、生物质气化及液 化燃料等。能源植物是最有前景的生物质能 之一。本文从能源植物的概念、分类入手, 对其国内外研究进展和开发利用现状、生物 能源生产技术及存在的问题进行了综述。 1. 能源植物定义 绿色植物通过光合作用将太阳能转化 为化学能而贮存在生物质内部,这种生物质 能实际上是太阳能的一种存在形式。所以广 义的能源植物几乎可以包括所有植物。植物 的生物质能是一种广为人类利用的能源,其 使用量仅次于媒、石油和天然气而居于世

16、界 能源消耗总量第四位。但以目前的技术水 平,还不能将所有植物都用于能源开发。因 此,一般意义上讲能源植物通常是指那些利 用光能效率高,具有合成较高还原性烃的能 力,可产生接近石油成分和可替代石油使用 的产品的植物以及富含油脂、糖类淀粉类、 纤维素等的植物3,4。 2. 能源植物的分类 能源植物种类繁多,生态分布广泛,有 草本、乔木和灌木类等。目前全世界已发现 的能源植物主要集中在夹竹桃科、大戟科、 萝科、菊科、桃金娘科以及豆科,品种主要 有绿玉树、续随子、橡胶树、西蒙德木、甜 菜、甘蔗、木薯、苦配巴树、油棕榈树、南 洋油桐树、黄连木、象草等。为了研究利用 方便,这里按其使用的功能和转化为替代

17、能 源的化学成分将能源植物主要分为四类。 2.1 富含类似石油成分的能源植物 这类植物合成的分子结构类似于石油 烃类,如烷烃、环烷烃等。富含烃类的植物 是植物能源的最佳来源,生产成本低,利用 率高。目前已发现并受到能源专家赏识的有 续随子、绿玉树、西谷椰子、西蒙得木、巴 西橡胶树等。例如巴西橡胶树分泌的乳汁与 石油成分极其相似,不需提炼就可以直接作 为柴油使用,每一株树年产量高达 40L。我 国海南省特产植物油楠树的树干含有一种 类似煤油的淡棕色可燃性油质液体,在树干 上钻个洞,就会流出这种液体,也可以直接用作燃料油。 2.2 富含高糖、高淀粉和纤维素等碳水 化合物的能源植物 利用这些植物所得

18、到的最终产品是乙 醇。这类植物种类多,且分布广,如木薯、 马铃薯、菊芋、甜菜以及禾本科的甘蔗、高 粱、玉米等农作物都是生产乙醇的良好原料 5。 2.3 富含油脂的能源植物 这类植物既是人类食物的重要组成部 分,又是工业用途非常广泛的原料。对富含油 脂的能源植物进行加工是制备生物柴油的 有效途径。世界上富含油的植物达万种以 上,我国有近千种,有的含油率很高,如桂北 木姜子种子含油率达 64.4%,樟科植物黄脉 钓樟种子含油率高达 67.2%。这类植物有些 种类存储量很大,如种子含油达 15%25% 的苍耳子广布华北、东北、西北等地,资源 丰富仅陕西省的年产量就达 1.35 万 t。集 中分布于内

19、蒙、陕西、甘肃和宁夏的白沙蒿、 黑沙蒿,种子含油 16%23%,蕴藏量高达 50 万 t。水花生、水浮莲、水葫芦等一些高 等淡水植物也有很大的产油潜力。生存在淡 水中的丛粒藻(绿藻门四胞藻目),就如同 产油机,能够直接排出液态燃油6。 2.4 用于薪炭的能源植物 这类植物主要提供薪柴和木炭。如杨柳 科、桃金娘科桉属、银合欢属等。目前世界 上较好的薪炭树种有加拿大杨、意大利杨、 美国梧桐等。近来我国也发展了一些适合作 薪炭的树种,如紫穗槐、沙枣、旱柳、泡桐 等,有的地方种植薪炭林 35 年就见效,平 均每公顷(10 000 m2,15 亩)薪炭林可产 干柴 15 t 左右。美国种植的芒草可燃性强

20、, 收获后的干草能利用现有技术轻易制成燃 料用于电厂发电。 3. 国内外能源植物研究开发和 利用概况 3.1 国际能源植物的研究开发和利用 情况国际上能源植物的研究始于 20 世纪 50 年代末 60 年代初,发展于 70 年代,自 80 年代以来得到迅速发展。1986 年美国加州大 学诺贝尔奖获得者卡尔文博士在加州福尼 亚大面积地成功引种了具有极高开发价值 的续随子和绿玉树等树种,每公顷可收获 120140 桶石油,并作了工业应用的可行性 分析研究,提出营造“石油人工林”,开创了 人工种植石油植物的先河7。至此在全球迅 速掀起了一股开发研究能源植物的热潮,许 多国家都制定了相应的开发研究计划

21、。如日 本的“阳光计划”、印度的“绿色能源工程”、 美国的“能源农场”和巴西的“酒精能源计划” 等。随着更多的“柴油树”、“酒精树”和“蜡树” 等植物的发现及栽培技术的不断成熟,世界 各地纷纷建立了“石油植物园”、“能源林场” 等,栽种一些产生近似石油燃料的植物。英 国、法国、日本、巴西、俄罗斯等国也相继 开展石油植物的研究与应用,借助基因工程 技术培育新树种,采用更先进的栽培技术来 提高产量。 目前,美国已种植有一百多万公顷的石 油速生林,并建立了三角叶杨、桤木、黑槐、 桉树等石油植物研究基地;菲律宾有 1.2 万 公顷的银合欢树,6 年后可收 1000 万桶石 油;日本则建立了 5 万 m

22、2 的石油植物试验 场,种植 15 万株石油植物,年产石油 100 多桶;瑞士“绿色能源计划”打算用 10 年种 植 10 万公顷石油植物,解决全国一年 50% 石油需求量。 泰国利用椰子油制作的汽车燃料加油 站在泰国中部巴蜀府开始营业,成为世界上 第一个椰子油加油站。巴西是乙醇燃料开发 应用最有特色的国家,实施了世界上规模最 大的“乙醇种植”计划。2004 年,巴西的乙醇 产量达 146 亿 L,乙醇消费量超过 122 亿 L。 目前巴西乙醇产量占世界总产量的 44%,出 口量的 66%。美国通过采用基因工程技术, 对木质纤维素进行了成功的乙醇转化。从 1980 年到 2000 年的 20

23、年内,美国的燃料乙 醇生产量由 66.24 亿 L 增加到 617 亿 L。 此外,还陆续发现了一些很有前景的能 源植物资源。南美洲北部有一种本土植物 苦配巴(Copafera L.),主要生长在巴西 亚马逊流域的密林和丛林中,其树高大,有 粗大的树干和光滑的表皮,只要在树干上钻 一个孔,就能流出金黄色的油状树液,每株 成年树每年能产油 10kg15kg,成份非常接 近柴油。阿联酋大学的瑟林姆教授等人发现 了一种名叫“霍霍巴(Jojba)”的植物希蒙得 木(Simmondsia chinensis (Link) Schneider), 生长在美洲沙漠或半沙漠地区,种子含油率 达 44%58%,

24、其油在国际上被誉为“液体 黄金”、“绿色石油”,广泛用于航空、航天、 机械、化工、等领域。产于澳大利亚的古巴 树(又称柴油树),每棵成年树每年可获得约 25 L 燃料油,且这种油可直本篇文章来源于 人教资源网 转载请以链接形式注明出处 网址：接用于柴油机。 油棕榈树也是一种石油树,3 年后开花结果, 每公顷可年产油 1 万 kg。柳枝稷(Panicum virgatum L.)是美国草原地区用于水土保持 或作为牛饲料的乡土植物,自从发现它可被 用来生产乙醇后,美国联邦政府认为这种植 物具有成为能源作物的潜力并加紧了对这 种植物的研究。澳大利亚北部生长的两种多 年生野草桉叶藤(Cryptoste

25、gia grandiflora R. Br)和牛角瓜(Calotropis gigantean (Linn.) Dryanderex Aiton f.),其茎、叶含碳氢化合 物,可以用于提取石油。这些野草生长速度 极快,每周长 30 cm,每年可以收割几次。 美国加州 “ 黄鼠草 ”(Ixeris chinensis (Thunberg) Nakai),每公顷可生产 1 t 燃料 油,如果人工种植,草和油的产量还能提高, 每公顷生长的草料可提炼出 6 t 石油8。日 本科学家最近发现一种芳草类芒属植物“象 草”,1 hm2 平均每年可收获 12 t 生物石油, 比现有的任何能源植物都高产,且所

26、产生的 能源相当于用油菜籽制作的生物柴油的 2 倍,但其投入不及种植油菜的 1/3,因此是 一种理想的石油植物。 3.2 国内能源植物的开发利用现状 我国是“贫油大国”,也是世界能源消费 大国。1993 年我国由石油净出口国变为净进 口国,石油进口量逐年上升,目前对石油进 口依赖度已超过 1/39。我国对能源植物的 研究及开发利用起步较晚,与欧美发达国家 相比还存在很大差距。但我国植物资源丰 富,早在 1982 年分析了 1581 份植物样品, 收集了 974 种植物,并编写成了中国油脂 植物、四川油脂植物,选择出了一些 高含油量的植物,如乌桕(Sapium sebiferum (Linn.)

27、Roxb)、小桐子(Jatropha curcas L.)、油 楠(Sindora glabra Merr.ex De Wi)、四合木 (Tetraena monglica) 、五 角枫 (Acer mono Maxim)等。已查明我国油料植物为 151 科 697 属 1554 种,种子含油量在 40%以上的 植物 154 种;新近调查表明,我国能够规模 化利用的生物质燃料油木本植物有 10 种, 这 10 种植物均蕴藏着巨大的潜力,具有广 阔的发展前景。 我国对能源植物的利用虽处于初级阶 段,但生物柴油产业得到了国务院领导和国 家计委、国家经贸委、科技部等政府部门的 高度重视和支持,并已列

28、入国家计划。“七 五”期间,四川省林业科学研究院等单位利 用野生小桐子(麻疯树的果实)提取生物柴 油获得了成功;中科院“八五”重点项目“燃 料油植物的研究与应用技术”完成了金沙江 流域燃料油植物资源的调查研究,建立了小 桐子栽培示范区。湖南省在此期间完成了光 皮树制取甲脂燃料油的工艺及其燃烧特性 的研究;“九五”期间根据新能源和可再生 能源发展纲要的框架,在中央有关部委和 地方制定的计划中,优先项目是:对全国绿 色能源植物资源进行普查,为制订长期研究 开发提供科学依据;运用遗传工程和杂交育 种技术,培育生产迅速、出油率高,更新周 期短的新品种;进行能源植物燃料的基础研 究和开发研究,包括能源植

29、物燃烧特性,提 炼工艺及综合利用和开发10,11。中国工程院 有关负责人介绍,中国“十五”计划发展纲要 提出发展各种石油替代品,将生物与现代化 农业、能源与资源环境等项目列入国家 863 计划,把大力发展生物液体燃料确定为国家 产业发展方向。据了解,“十一五”期间,我国 规划生物柴油原料林基地建设规模 83.91 万 公顷,原料林全部进入结实期后,将形成年 产生物柴油 125 万多吨的原料供应能力。目 前,已有一些颇具实力的企业和国外大型能 源企业,进入麻疯树生物柴油这一领域,在 各地筹建起有相当规模的生物柴油生产企 业,预计未来全国麻疯树种植面积至少可达 200 万公顷以上,显示了良好的资源

30、开发利 用前景。 国内对能源植物产品研究与开发主要 集中在生物柴油和乙醇燃料两类上。生物柴 油的研究内容涉及油脂植物的分布、选择、 培育、遗传改良及加工工艺和设备等。用于 生产生物柴油的主要原料有油菜籽本篇文章来源于 人教资源网 转载请以链接形式注明出处 网址：、大豆、 小桐子、黄连木(Pistacia chinens Bunge)、油 楠等。小桐子含油率 40%60%,是生物柴 油的理想原料12。海南正和生物能源公司、 四川古杉油脂化工公司和福建新能源发展 公司都已开发出拥有自主知识产权的技术, 并相继建成了规模近万吨级的生物柴油生 产厂。德国鲁奇化工股份有限公司、贵州省 发改委、贵州金桐福

31、生物柴油产业有限公司 就中德合作贵州小油桐生物柴油示范项目 签订了合作协议。西南生物柴油生产企业 华正能源开发有限公司,总投资 8 000 万元, 年生产能力可达 2 万吨。 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 耐涝、耐旱、耐盐碱、适应性强等特点,成 为当前世界各国关注的一种能源作物。我国 种植的沈农甜杂 2 号甜高粱,收获后每公顷 可提取 4011L 酒精。此外,我国自 2000 年 开始启动陈粮转化燃料乙醇计划,目前已年 产百万吨燃料乙醇,在吉林、黑龙江、河南、 安徽等省普遍推广燃料乙醇- 汽油混合燃 料。秸秆酶解发酵燃料乙醇新技术已经试验成功,山东泽

32、生生物科技有限公司建成了年 产 3 000 吨秸秆酶解发酵燃料乙醇产业化示 范工程。 4. 生物能源的生产技术 4.1 生物柴油生产方法 生物柴油的生产方法主要有化学法、生 物酶法、超临界法等。 (1) 化学法 国际上生产生物柴油主要 采用化学法,即在一定温度下,将动植物油 脂与低碳醇在酸或碱催化作用下,进行酯交 换反应,生成相应的脂肪酸酯,再经洗涤干 燥即得生物柴油13。甲醇或乙醇在生产过程 中可循环使用,生产设备与一般制油设备相 同,生产过程中副产 10%左右的甘油。但化 学法生产工艺复杂,醇必须过量;油脂原料 中的水和游离脂肪酸会严重影响生物柴油 得率及质量;产品纯化复杂,酯化产物难于

33、回收,成本高;后续工艺必须有相应的回收 装置,能耗高,副产物甘油回收率低。使用 酸碱催化对设备和管线的腐蚀严重,而且使 用酸碱催化剂产生大量的废水,废碱(酸) 液排放容易对环境造成二次污染等。 (2) 生物酶法 针对化学法生产生物柴 油存在的问题,人们开始研究用生物酶法合 成生物柴油,即利用脂肪酶进行转酯化反 应,制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合 成生物柴油对设备要求较低,反应条件温 和、醇用量小、无污染排放。Xu 以大豆油 为原料,采用固定化酶的工艺14,酶用量为 油的 30%,甲醇与大豆油摩尔比为 12:1,反 应温度 40,反应 10 h 生物柴油得率为 92 %。因酶成本高、保存时间

34、短,使得生物酶 法制备生物柴油的工业化仍不能普及。此 外,还有些问题是制约生物酶法工业化生产 生物柴油的瓶颈,如脂肪酶能够有效地对长 链脂肪醇进行酯化或转酯化,而对短链脂肪 醇转化率较低(如甲醇或乙醇一般仅为 40%60%);短链脂肪醇对酶有一定的毒 性,酶易失活;副产物甘油难以回收,不但 对产物形成抑制,而且甘油也对酶也有毒 性。 (3) 超临界法 即当温度超过其临界温 度时,气态和液态将无法区分,于是物质处 于一种施加任何压力都不会凝聚的流动状 态。超临界流体密度接近于液体,粘度接近 于气体,而导热率和扩散系数则介于气体和 液体之间,所以能够并导致提取与反应同时 进行。超临界法能够获得快速

35、的化学反应和 很高的转化率。Kusdiana15和 Saka16发现用 超临界甲醇的方法可以使油菜籽油在 4 min 内转化成生物柴油,转化率大于 95%。但反 应需要高温高压,对设备的要求非常严格, 在大规模生产前还需要大量的研究工作。 4.2 生物乙醇生产情况 生物乙醇的生产是以自然界广泛存在 的纤维素、淀粉等大分子物质为原料,利用 物理化学途径和生物途径将其转化为乙醇 的一种工艺,生产过程包括原料收集和处 理、糖酵解和乙醇发酵、乙醇回收等三个主 要部分。发酵法生产燃料酒精的原料来源很 多,主要分为糖质原料、淀粉质原料和纤维 素类物质本篇文章来源于 人教资源网 转载请以链接形式注明出处 网

36、址：原料,其中以糖质原料发酵酒精的 技术最为成熟,成本最低。木质纤维原料要 先经过预处理再酶解发酵,其中氨法爆破 (ammonia fiber explosion,即 AFEX)技术, 被认为是最有前景的预处理方法。随着耐高 温、耐高糖、耐高酒精的酵母的选育和底物 流加工艺,发酵分离耦合技术的完善,工业 发酵酒精的成本还将越来越低。 5. 能源植物替代能源存在的问 题及建议 目前,对于能源植物的利用还处于摸索 阶段,在应用上存在着一些问题,如能源植 物原料资源相对匮乏,生物柴油原料短缺, 供应量随季节变化;原料的栽培技术及油脂 加工技术不成熟,成品生产力不高等;生物 柴油理化性质也限制了其应用

37、,如生物柴油 油脂的分子较大(约为石化柴油的 4 倍)、粘度较高(约为石化柴油的 12 倍)导致其 喷射效果不佳,挥发性低、不易雾化,造成 燃烧不完全,形成燃烧积炭, 影响发动机运 转效率。再有生物柴油生产处于初级阶段, 缺乏统一的质量标准,难以形成统一的市 场,生物原料价格也是限制生物柴油市场应 用的瓶颈。 针对以上的问题并结合我国的具体国 情提出以下建议: 第一、制定和完善有关法规政策,为我 国生物质能源产业提供良好的政策环境与 保障。如加强立法,通过税收及其它经济手 段,将能源的外部社会成本和环境成本计入 能源成本中,以增强生物质能源的竞争力; 对有前景但技术经济性或商业化条件尚未 完全

38、过关的技术,要加大风险资金的投入力 度;加强生物质利用技术的商品化工作、提 高并考验生物质能源的可靠性和经济性,让 开发生物质能源有利可图,支持鼓励其工业 化生产。 第二、加快能源植物的培育,增加生物 能源的资源量。就是要依据植物的生态地理 空间分布格局,利用基因工程等生物技术选 育产量高、含油量高、与生物柴油的脂肪酸 组成相适应的脂肪酸组成高的能源植物,同 时高度重视大规模可再生能源基地的开发, 因地制宜,变荒山为油田,在保证农业的基 础上退耕还林,进行油料作物的栽培,扩大 生物原料资源。 第三 建立生物质能源系统研究平台, 加快科技发展,为可再生能源的开发利用提 供有力的科技支撑。根据生物

39、质能源利用的 要求和特点,建立相关研究条件和试验基 地,选择重点研究内容和关键技术问题,进 行技术创新及系统集成,形成从生物质生 产、转换机理、技术开发和集成系统应用示 范的研究体系。 第四、开展国际合作,引进国际先进技 术和资金,推进生物质能源的市场化进程。 目前,我国生物柴油因其产量小,还没有进 入中国三大垄断石化企业(石化、中石油和中海油)的销售网络,随着产业化规模的扩 大,与石化企业的合作不为是打开未来市场 的一条有效途径。 参考文献 1 王敬诚. 世界石油储量还可开采 40 年N. 经 济参考报, 2004: 619. WANG Jingcheng. World petroleum

40、reserves can only exploit for 40 yearsN. Report of economy reference, 2004, 6-19.(in Chinese) 2 英国石油公司. BP 世界能源统计评论R. 2002, 7. British Petroleum Company. Comment on the world energy stat. in BP R, 2002,7. (in Chinese) 3 翔实. 植物燃料的研究现状与发展J. 科技与 经济, 1996, 12: 4345. XIANG Shi.The study and development on plant fuel &本篇文章来源于 人教资源网 转载请以链接形式注明出处 网址：