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| 生物质化学产品=绿色化学产品？ |
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| 2007-4-5 中国聚合物网 |
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——自2007年1月1日起施行的《成品油市场管理办法》和《原油市场管理办法》明确规定：乙醇汽油、生物柴油等替代燃料将纳入成品油市场管理范畴，实行统筹管理。这说明生物质燃料将正式可以替代传统煤、石油以及天然气等矿物燃料成为我们的常规使用燃料。
生物燃料是生物质化学产品的一类，那么何为生物质化学产品呢？位于比利时布鲁塞尔的欧洲生物质工业协会将生物质转化工艺分成4大类：直接燃烧、热化学转化工艺（包括热解和气化）、生物化学工艺（包括厌氧消化和发酵）以及物理化学加工（生产生物柴油的路线）。由这些工艺生产出来的产品，我们可以称之为生物质化学产品。
生物质燃料并不完全是绿色
生物质燃料是我们最常接触到的生物质化学产品之一。其由可再生农产品转化成的产品特点，让人们觉得相对于传统的不可再生的煤、石油以及天然气等矿物能源而言无疑是非常绿色的产品。世界各国目前都在大力推进生物质燃料的应用与技术研究。以美国为例，据催化剂集团资源公司（CGR）分析，在美国，利用生物质制取的化学品已占化学品总销售额的5%，预计到2010年，这一比例将提高到10%～20%。
以生物质燃料乙醇为例，乙醇可以通过玉米、大麦、小麦、甘蔗和甜菜等普通农作物发酵获得，它价格低廉，是一种可再生能源。
世界最大的乙醇生产国是美国。美国总统布什今年1月在国情咨文中提出，美国政府将鼓励生物燃料发展，计划在2017年前将生物燃料生产量提高为当前产量的5倍。美国主要是利用玉米生产乙醇。世界第二大乙醇生产国和最大出口国是古巴，主要是利用国内主要农作物甘蔗生产乙醇。英国《独立报》5日说，巴西40%的汽油消耗如今已被乙醇取代。
燃烧清洁、原材料可再生使生物乙醇燃料成为绿色化学产品的代表之一。然而对照美国《科学》杂志提出的绿色化学12条原则，生物乙醇燃料虽然可以满足“最大限度地使用或产生无毒或性小的物质”、“最大限度地利用资源”这几项原则要求，却无法避免利用与产生污染环境的物质，其产生的环境影响通过量的累积可能也会是一项沉重的环境负担。比如，种植玉米等原材料需使用化肥和杀虫剂，农场还需使用汽油驱动农业器械运作，这些举动实质上都涉及消耗化石燃料。根据世界自然保护联盟给出的数据，种植玉米所能提供的燃料能量低于玉米种植过程中消耗的能量。《独立报》说，一份研究报告表明，生产玉米的能耗比它自身能提供的能量高30%。
生产1吨燃料乙醇需要3.3吨玉米，完全用粮食玉米作为生产生物质化学产品的原材料还面临着伦理道德的质疑。美国政府计划在2012年以前生物燃料的使用量达到75亿加仑，谷物原料的消耗量大约为6800万吨，但这相当于加拿大、巴西或印度尼西亚各国谷物的总产量。在中国这样一个尚未完全解决人民温饱的发展中国家而言，这个问题更是直接：到2005年底，全中国农村没有解决温饱的贫困人口还有2365万人。
纤维素乙醇似乎是可以解决这个矛盾的一个方向。纤维素乙醇来源于农作物秸秆及其他植物纤维，原料中的木质素可以燃烧，为纤维素乙醇设施提供动力。纤维质乙醇生产的燃料和能源，与汽油相比，可减少温室气体排放90%；与石油类燃料相比，生物燃料产生的二氧化碳一般减少50%以上。现在该技术已经逐步成为研究热点，如，美国乔治亚技术研究院正着眼于实施纤维素乙醇生物炼油厂。该院化学与生物分子工程学校的研究人员正在开发三种环境友好的溶剂和分离体系：气体扩张液体、超临界流体和近临界水，以便以乙醇为原料生产特种化学品、医药中间体和香料。受到壳牌公司资助的Volkswagen和加拿大的logen公司目前也在研究生产纤维质乙醇的技术。Logen在加拿大现操作着世界上仅有的一套示范规模的纤维质乙醇装置。
生物质化学产品带来的环境污染同样严重
与生物质燃料乙醇的广为人知有所不同的是，生产我们日常穿着使用的莱卡面料的中间产品THF也可以由玉米芯、甘蔗渣等先水解成糠醛再脱羰基生成呋喃，加氢制得。
糠醛又名呋喃甲醛，糠醛能溶解很多有机溶剂，主要用于糠醇的生产。作为选择性溶剂，应用在石油工业上的精致润滑油，动力燃料及动植物的精制，提炼油脂和溶解硝酸纤维素等。以它为原料可再加工成树脂，合成纤维，合成橡胶，合成香料，西药，农药等。同时也是呋喃、顺酐、糠酸等重要的有机原料，在石油炼制、造纸工业等部门有着广泛的用途。糠醛作为化工原料用于生产糠醇、四氢糠醇和四氢呋喃等呋喃族衍生物，用于生产糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂和广泛用于铸造业的呋喃树脂。用作生产农作物的杀虫剂，防锈剂，医药，农药和兽药；在合成树脂生产中可以用来生产呋喃树脂、糠醛树脂、糠醇树脂等；在助剂方面，可合成橡胶硫化促进剂、橡胶及塑料的防老剂、防腐剂等。此外，糠醛在食品、香料、染料、造纸等工业中均有着广泛的用途。
除中国以外，全球运行中的糠醛生产能力约为24万吨/年，其中美国为7.3万吨/年，西欧8万吨/年，其他国家8万吨/年。中国的糠醛总生产能力超过20万吨/年，产量约10余万吨。中国糠醛工业在世界上占有举足轻重的地位。
以玉米芯为主要原料的糠醛生产技术，虽然利用玉米等农业废料作为主要原料，避免了与人类口粮的争夺，似乎是环境友好型的产品技术。但其恰恰也是属于重污染产业，每生产1吨糠醛就产生含酸、盐及糠醛等有机物的废水量约20~25吨，蒸馏残渣0.1~0.2吨，含甲醇、丙酮等废气和废液0.5~0.8吨，烧渣产生大量的含硫烟气排空，会造成酸雨，对环境的污染非常严重。
中国吉林省是中国最重要的糠醛产地，调查数据显示，中国吉林省糠醛企业年排放废水约120万吨，产废渣约60万吨，对人们的生活环境造成了极大的污染。有消息报道，吉林省全省65家糠醛企业中只有一家大型的糠醛企业获得了排污许可证，其他的（多数规模都很小，年产量低于3000吨）都属于违法排污。为此，吉林省环保局明确指出到2007年10月末，这些糠醛企业在拥有排污许可证的前提下年产量必须达到5000吨才能继续生产，未获得排污许可证或者年产量不达标的企业必须被关闭。
国际上，由于糠醛法的高污染、高消耗性，已经被逐渐淘汰。如美国Penn公司，从2000年开始采用购得的BDO生产THF替代糠醛法。国外因该法消耗高，污染严重，已经逐渐被淘汰。但是该设备被中国中石油前郭炼油厂技术引进，并计划于近期投产。
目前吉林省内也开始大力发展消除糠醛生产环境污染技术，并已有了初步的成功经验。正在筹建中的松原市恒远石油钻采工程技术服务有限公司年产3000吨糠醛建设项目，对污染物排放情况采取了环保治理措施。企业生产废水采用双效蒸发方式处理，污水汇集后先流入调节池，在调节池中调节水量，再进入中和罐内使用石灰石、石灰乳中和pH值，之后进入双效蒸发系统蒸出大部分污染物，从双效蒸发出来的水再经过冷却后，进入三级生化处理（AOBAF），然后进入反渗透装置。处理后的水用于锅炉用水，残液作融雪剂。全厂废水零排放。对其它污染物，如固体废物糠醛渣干燥后作锅炉燃料；精馏塔底排放的泥渣送至锅炉房燃烧。锅炉废气采用高效脱硫除尘器处理后由40米高烟囱排入大气中。项目产生的各种污染物经处理后能达到国家有关标准的要求。
总之，为了让绿色变得更纯，认真运行环境污染减除设备，减少环境污染；加速发展利用废弃农产品生产转化技术将是解决生物质化学产品的绿色矛盾的最基本的方法。 ——自2007年1月1日起施行的《成品油市场管理办法》和《原油市场管理办法》明确规定：乙醇汽油、生物柴油等替代燃料将纳入成品油市场管理范畴，实行统筹管理。这说明生物质燃料将正式可以替代传统煤、石油以及天然气等矿物燃料成为我们的常规使用燃料。
生物燃料是生物质化学产品的一类，那么何为生物质化学产品呢？位于比利时布鲁塞尔的欧洲生物质工业协会将生物质转化工艺分成4大类：直接燃烧、热化学转化工艺（包括热解和气化）、生物化学工艺（包括厌氧消化和发酵）以及物理化学加工（生产生物柴油的路线）。由这些工艺生产出来的产品，我们可以称之为生物质化学产品。
生物质燃料并不完全是绿色
生物质燃料是我们最常接触到的生物质化学产品之一。其由可再生农产品转化成的产品特点，让人们觉得相对于传统的不可再生的煤、石油以及天然气等矿物能源而言无疑是非常绿色的产品。世界各国目前都在大力推进生物质燃料的应用与技术研究。以美国为例，据催化剂集团资源公司（CGR）分析，在美国，利用生物质制取的化学品已占化学品总销售额的5%，预计到2010年，这一比例将提高到10%～20%。
以生物质燃料乙醇为例，乙醇可以通过玉米、大麦、小麦、甘蔗和甜菜等普通农作物发酵获得，它价格低廉，是一种可再生能源。
世界最大的乙醇生产国是美国。美国总统布什今年1月在国情咨文中提出，美国政府将鼓励生物燃料发展，计划在2017年前将生物燃料生产量提高为当前产量的5倍。美国主要是利用玉米生产乙醇。世界第二大乙醇生产国和最大出口国是古巴，主要是利用国内主要农作物甘蔗生产乙醇。英国《独立报》5日说，巴西40%的汽油消耗如今已被乙醇取代。
燃烧清洁、原材料可再生使生物乙醇燃料成为绿色化学产品的代表之一。然而对照美国《科学》杂志提出的绿色化学12条原则，生物乙醇燃料虽然可以满足“最大限度地使用或产生无毒或性小的物质”、“最大限度地利用资源”这几项原则要求，却无法避免利用与产生污染环境的物质，其产生的环境影响通过量的累积可能也会是一项沉重的环境负担。比如，种植玉米等原材料需使用化肥和杀虫剂，农场还需使用汽油驱动农业器械运作，这些举动实质上都涉及消耗化石燃料。根据世界自然保护联盟给出的数据，种植玉米所能提供的燃料能量低于玉米种植过程中消耗的能量。《独立报》说，一份研究报告表明，生产玉米的能耗比它自身能提供的能量高30%。
生产1吨燃料乙醇需要3.3吨玉米，完全用粮食玉米作为生产生物质化学产品的原材料还面临着伦理道德的质疑。美国政府计划在2012年以前生物燃料的使用量达到75亿加仑，谷物原料的消耗量大约为6800万吨，但这相当于加拿大、巴西或印度尼西亚各国谷物的总产量。在中国这样一个尚未完全解决人民温饱的发展中国家而言，这个问题更是直接：到2005年底，全中国农村没有解决温饱的贫困人口还有2365万人。
纤维素乙醇似乎是可以解决这个矛盾的一个方向。纤维素乙醇来源于农作物秸秆及其他植物纤维，原料中的木质素可以燃烧，为纤维素乙醇设施提供动力。纤维质乙醇生产的燃料和能源，与汽油相比，可减少温室气体排放90%；与石油类燃料相比，生物燃料产生的二氧化碳一般减少50%以上。现在该技术已经逐步成为研究热点，如，美国乔治亚技术研究院正着眼于实施纤维素乙醇生物炼油厂。该院化学与生物分子工程学校的研究人员正在开发三种环境友好的溶剂和分离体系：气体扩张液体、超临界流体和近临界水，以便以乙醇为原料生产特种化学品、医药中间体和香料。受到壳牌公司资助的Volkswagen和加拿大的logen公司目前也在研究生产纤维质乙醇的技术。Logen在加拿大现操作着世界上仅有的一套示范规模的纤维质乙醇装置。
生物质化学产品带来的环境污染同样严重
与生物质燃料乙醇的广为人知有所不同的是，生产我们日常穿着使用的莱卡面料的中间产品THF也可以由玉米芯、甘蔗渣等先水解成糠醛再脱羰基生成呋喃，加氢制得。
糠醛又名呋喃甲醛，糠醛能溶解很多有机溶剂，主要用于糠醇的生产。作为选择性溶剂，应用在石油工业上的精致润滑油，动力燃料及动植物的精制，提炼油脂和溶解硝酸纤维素等。以它为原料可再加工成树脂，合成纤维，合成橡胶，合成香料，西药，农药等。同时也是呋喃、顺酐、糠酸等重要的有机原料，在石油炼制、造纸工业等部门有着广泛的用途。糠醛作为化工原料用于生产糠醇、四氢糠醇和四氢呋喃等呋喃族衍生物，用于生产糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂和广泛用于铸造业的呋喃树脂。用作生产农作物的杀虫剂，防锈剂，医药，农药和兽药；在合成树脂生产中可以用来生产呋喃树脂、糠醛树脂、糠醇树脂等；在助剂方面，可合成橡胶硫化促进剂、橡胶及塑料的防老剂、防腐剂等。此外，糠醛在食品、香料、染料、造纸等工业中均有着广泛的用途。
除中国以外，全球运行中的糠醛生产能力约为24万吨/年，其中美国为7.3万吨/年，西欧8万吨/年，其他国家8万吨/年。中国的糠醛总生产能力超过20万吨/年，产量约10余万吨。中国糠醛工业在世界上占有举足轻重的地位。
以玉米芯为主要原料的糠醛生产技术，虽然利用玉米等农业废料作为主要原料，避免了与人类口粮的争夺，似乎是环境友好型的产品技术。但其恰恰也是属于重污染产业，每生产1吨糠醛就产生含酸、盐及糠醛等有机物的废水量约20~25吨，蒸馏残渣0.1~0.2吨，含甲醇、丙酮等废气和废液0.5~0.8吨，烧渣产生大量的含硫烟气排空，会造成酸雨，对环境的污染非常严重。
中国吉林省是中国最重要的糠醛产地，调查数据显示，中国吉林省糠醛企业年排放废水约120万吨，产废渣约60万吨，对人们的生活环境造成了极大的污染。有消息报道，吉林省全省65家糠醛企业中只有一家大型的糠醛企业获得了排污许可证，其他的（多数规模都很小，年产量低于3000吨）都属于违法排污。为此，吉林省环保局明确指出到2007年10月末，这些糠醛企业在拥有排污许可证的前提下年产量必须达到5000吨才能继续生产，未获得排污许可证或者年产量不达标的企业必须被关闭。
国际上，由于糠醛法的高污染、高消耗性，已经被逐渐淘汰。如美国Penn公司，从2000年开始采用购得的BDO生产THF替代糠醛法。国外因该法消耗高，污染严重，已经逐渐被淘汰。但是该设备被中国中石油前郭炼油厂技术引进，并计划于近期投产。
目前吉林省内也开始大力发展消除糠醛生产环境污染技术，并已有了初步的成功经验。正在筹建中的松原市恒远石油钻采工程技术服务有限公司年产3000吨糠醛建设项目，对污染物排放情况采取了环保治理措施。企业生产废水采用双效蒸发方式处理，污水汇集后先流入调节池，在调节池中调节水量，再进入中和罐内使用石灰石、石灰乳中和pH值，之后进入双效蒸发系统蒸出大部分污染物，从双效蒸发出来的水再经过冷却后，进入三级生化处理（AOBAF），然后进入反渗透装置。处理后的水用于锅炉用水，残液作融雪剂。全厂废水零排放。对其它污染物，如固体废物糠醛渣干燥后作锅炉燃料；精馏塔底排放的泥渣送至锅炉房燃烧。锅炉废气采用高效脱硫除尘器处理后由40米高烟囱排入大气中。项目产生的各种污染物经处理后能达到国家有关标准的要求。
总之，为了让绿色变得更纯，认真运行环境污染减除设备，减少环境污染；加速发展利用废弃农产品生产转化技术将是解决生物质化学产品的绿色矛盾的最基本的方法。 |
| （责任编辑：晓靖） |
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