中粮肇东纤维素乙醇中试装置

    “中国的纤维素乙醇产业对中国的潜在贡献巨大，据麦肯锡2009年研究报告分析，到2020年可替代3100万吨汽油，使得我国对外石油依存度下降10%，同时每年还能减排9000万吨二氧化碳。”1月20日，在由中华全国工商业联合会新能源商会主办的第四届中国新能源国际高峰论坛上，中粮集团的生化能源事业部副总经理郝小明这样向记者介绍。
    我国的生物燃料乙醇开发从2002年开始试点，虽然时间不长，但发展速度很快。《车用乙醇汽油“十五”发展专项规划》提出短期内以陈化粮为主开展燃料乙醇的试点项目，在推广时考虑使用商品粮作为变性燃料乙醇生产的原料。2004年2月，经国务院同意，国家发改委等8部门联合颁布了《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》，把推广使用车用乙醇汽油作为国家一项战略性举措。
    目前，我国生物燃料乙醇生产技术已经成熟，黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省及湖北、河北、山东、江苏部分地区已基本实现车用乙醇汽油替代普通无铅汽油。我国已成为世界上继巴西、美国之后的第三大生物燃料乙醇生产国。
    从1代到1.5代燃料乙醇由热转冷
    记者采访的多位专家和企业界人士认为，中国在燃料乙醇产业已经由之前的1代过渡到1.5代，甚至开始向2代探索。
    中国政府推广燃料乙醇的最初设想出现在1999年，当时中国的粮食严重积压，在北方这样的情况尤为严重，当时北粮南运的规模很小，大量富余的粮食无法释放，只有储存起来。由于陈化粮含有大量的黄曲霉素致癌成分，国家对陈化粮的流通、采购都有着严格的规定。国家不仅要拿出大量资金去新建粮库，还要对库存的粮食提供每年每吨几百元的补贴，财政不堪重负，如何解决陈化粮问题成了当务之急。
    2001年，当时的国家计委等五部委颁布了《陈化粮处理若干规定》，规定陈化粮必须在县级以上粮食批发市场公开拍卖，确定陈化粮的用途主要用于生产酒精、饲料等。于是在几个粮食主产区，国家规划了几个大的乙醇生产项目，用陈化粮来生产乙醇，以满足试点车用乙醇汽油所需变性燃料乙醇。在这样的背景下，国家批准全国建立4个燃料乙醇企业：安徽丰原生化、中粮生化能源(肇东)有限公司(当时名为华润酒精)、吉林燃料乙醇、河南天冠集团。
    据2006年的国家发改委的统计数据，这4个生物燃料乙醇生产试点项目已经能够实现年生产能力102万吨左右，使用的主要是储备粮中时间比较久的陈化粮(其中80多万吨是用玉米、20万吨是用其他粮食和薯类植物生产的)，可以混配1020万吨生物燃料乙醇汽油，乙醇汽油的消费量已占全国汽油消费量的20%。
    “当时的转化效率是3吨陈化粮产生1吨燃料乙醇。”中粮集团科学研究院生化研发中心的武国庆博士向《经济参考报》记者介绍。到2005年左右，随着陈化粮食消耗殆尽，生产原料已逐步以玉米新粮为主，“2007年玉米新粮在生产原料里的比例已经上升到了86%左右，若进一步发展会造成‘与人争粮’、‘与粮争地’的问题。”郝小明向《经济参考报》记者坦言。
    2007年，国家发改委明确表示，将不再利用粮食作为生物质能源的生产原料，取代粮食的将是非粮作物。财政部印发的《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》也明确提出：“石油替代可再生能源开发利用，重点是扶持发展生物乙醇燃料、生物柴油等。生物乙醇燃料是指用甘蔗、木薯、甜高粱等制取的燃料乙醇。生物柴油是指用油料作物、油料林木果实、油料水生植物等为原料制取的液体燃料。”
    以玉米、小麦为主的第一代燃料乙醇原料被叫停，各大燃料乙醇公司不得不寻找过渡性的非粮原料乙醇，木薯、甜高粱等原料成为发展的重点。木薯、甜高粱等被视作燃料乙醇原料的第1.5代，“因为木质纤维素燃料乙醇是业内公认的第二代燃料乙醇。”武国庆向《经济参考报》记者介绍。
    叫停玉米原料类燃料乙醇引发争议不小，郝小明认为：“现在国家限制粮食原料来做燃料乙醇的主要原料，要求我们向非粮及纤维素方面去转变。但非粮乙醇燃料的原料在中国也是有限的，所以我们还是希望能够辅助发展。我觉得随着种植技术和生产技术的提高，粮食产量总体趋势是增加的，在保证国家粮食安全的基础上适度发展粮食原料做燃料乙醇对于增加农民收入，调动农民种粮积极性，以及对于粮食的储备与转化，都是一个有效的途径。我认为应该严格控制规模，而不应该一律禁止。”
    两院院士、中国农业大学教授石元春在接受媒体采访时表示，发展非粮乙醇是由中国的国情所决定的。“首先，中国的人均耕地极其缺乏，只有美国的1/5。其次，中国的人均拥有粮食是美国的1/4；第三，中国大量进口使用油籽和食糖。针对这个国情我们提出的原则是中国燃料乙醇不争粮地，才可以持续发展。中国燃料乙醇的发展，就是要‘试之粮，发之非粮’。”
    清华大学新能源技术研究所副所长李十中教授告诉《经济参考报》记者，产业发展到什么层次和技术紧密相关，现阶段的状况是以玉米等为原料的第一代燃料乙醇被认为影响粮食安全，第二代纤维素燃料乙醇的技术尚未成熟，被称之为1.5代的甜高粱秆做燃料乙醇的技术正在投入工业化试用。
    发展纤维素乙醇是远期目标
    木薯资源国内有限，只适合广东和广西附近区域种植。北方适合种植甜高粱，但原料生产周期和原料保存等问题，导致不能难以满足的工业化连续生产线的稳定供应。过渡性原料仍旧没有彻底解决资源问题。远期最重要的路径，就是利用木质纤维素原料生产乙醇，原料资源丰富，包括秸秆、干草、木材等农林废弃物以及能源作物等，潜力巨大。但因技术难度大，国际上已研究二十多年，因成本过高，至今未实现大规模工业化生产。
    “木质纤维素作为第二代燃料乙醇的原料，无疑是最符合各方利益的，”郝小明告诉《经济参考报》记者，“与风能、太阳能相比，燃料乙醇燃烧虽然放出二氧化碳，但是由于生产燃料乙醇的植物在生长过程中本身又吸收二氧化碳，从循环角度来讲是符合低碳概念的清洁能源。”
    郝小明认为，从可再生能源替代角度来看，电能可以通过风能、太阳能、核能等能源来转化生产，但是风能、太阳能、核能等是无法生产或替代车用液体运输燃料。因此用秸秆中占60%的纤维素与半纤维生产附加值更高的燃料乙醇，剩余的木质素(25%)再用来发电将是更好的秸秆利用途径，即做到“醇电联产”的模式。“将秸秆原料‘吃干榨尽’，实现秸秆原料的价值最大化。”他对《经济参考报》记者说。
    如果说以玉米、小麦为代表的第1代燃料乙醇原料是淀粉类，甘蔗、甜高粱为代表的第1.5代燃料乙醇原料是糖类作物，那么秸秆等生物质为代表的第2代燃料乙醇原料则是木质纤维素。第2代燃料乙醇的生产工艺与之前几代原料的生产工艺有很大的差别。
    武国庆向《经济参考报》记者介绍说：“不同之处在于前面的预处理和酶解糖化过程。淀粉类原料很容易被酶接触到，就被淀粉酶和糖化酶酶解为葡萄糖(C6糖)，然后葡萄糖再被普通的酵母发酵生产出乙醇；而甘蔗类物质压榨后直接就是葡萄糖，所以连酶解过程都省略了，因此巴西的甘蔗燃料乙醇成本是很低的，这与生产工艺环节少，流程短有很大的关系。”武国庆话音一转，“但到了木质纤维素就完全不一样了，其结构复杂，有三种组分：纤维素(35-37%)、半纤维(23-25%)和木质素(18-22%)组成。经过自然选择和漫长进化，木质素将半纤维素和纤维素紧密包裹在内部，形成紧密结构，被天然‘设计’成可以抵御酶进攻的分子结构。因此与淀粉乙醇不同的是首先要有高温高压蒸汽或结合加酸碱等化学品的预处理技术将紧密结构打开，让酶能够接触到纤维素和半纤维素。纤维素和半纤维素酶解后发酵可以生产出乙醇。纤维素酶解后可得到葡萄糖(C6糖)，半纤维素酶解后可得到木糖(C5糖)，淀粉类和纤维素都是由葡萄糖聚合成的长链结构，只是结合的方式不同而已，因此酶解过程需要的酶是不同的；而半纤维素是由C5糖聚合而成的长链结构，也需要特定的酶。纤维素及半纤维酶的成本更高，这也是导致木质纤维素乙醇成本比淀粉乙醇高的重要原因之一。”
    “C6糖可以被普通酵母转换代谢生产乙醇，但C5糖必须经过特殊的酵母菌种才能代谢生产出乙醇，目前这种特殊的酵母还不是很成熟，工业化应用有一定的难度，这也阻碍了低成本木质纤维素乙醇的生产。”
    武国庆告诉记者，目前可以生产出木质纤维素乙醇，但就是生产成本太高。预处理环节增加了设备投资、化学品消耗和能耗，酶的用量大，成本所占比例高。能够代谢C5生产乙醇的高效酵母菌种技术不成熟，导致原料中约占25%的半纤维素无法转化为乙醇，原料单耗高，成本自然高企。但纵观国内外木质纤维素乙醇发展历程，近几年技术进展迅速，接近产业化的技术在国外已经建设多套工业示范装置，木质纤维素乙醇有望在未来3到5年内突破技术瓶颈，实现生物燃料乙醇产业化。
    现在由于用秸秆等植物纤维生产燃料乙醇并未实现工业化，大量的秸秆被用来做生物质发电。武国庆坦言目前生物质直燃发电技术成熟，发电规模发展迅速，纤维素乙醇在产业化方面处于劣势的一个最重要原因就是秸秆燃料乙醇尚未突破，转化成本太高。“倘若技术一旦突破，无论从单位秸秆生产出产品的热值还是产品的价值计算，都将优于生物质直燃发电。”
    “生物质发电不是最好的秸秆利用方式，但目前是最可行的，并且因为国家有适度的补贴，所以秸秆发电项目纷纷上马。”武国庆一语道破关键所在，“最近两年，国家鼓励以燃烧秸秆为代表的生物质发电，发电量优先接纳并网，并在当地脱硫火电价格基础上补贴0.25元/千瓦时，此外还有0.11元/度的临时性补贴，而尚未形成工业化的木质纤维素燃料乙醇没有产品，在国内自然是拿不到补贴的。”
    燃料乙醇应用仍未大规模展开
    燃料乙醇最广泛和最近期的用途就是车用乙醇汽油。“我们生产出燃料乙醇，以90号汽油出厂价的91.11%卖给中石油或中石化，然后他们再以90%汽油加10%燃料乙醇的混配卖给终端消费者。”郝小明向《经济参考报》记者如是解释近十年来燃料乙醇的生产销售应用渠道。
    “由于燃料乙醇总产量少，没有形成足够的市场空间，国外已经开展起来的乙醇汽车产业在中国没有发展起来。”武国庆说。
    据公开资料，在巴西，新一代乙醇燃料汽车总量已经突破200万辆大关。使用汽油和乙醇双燃料混合动力的汽车，占全国汽车市场总量的77%。在巴西的任意一家加油站，是不销售纯汽油的，司机们有三种燃料可供选择———纯乙醇、低含量乙醇汽油和高含量乙醇汽油，乙醇汽油中含有25%或85%的乙醇成分。乙醇在价格上当然有绝对优势，每升乙醇售价53美分，大大低于每升99美分的汽油价格。大部分司机都会选择价格更低廉的乙醇。
    而在中国，根据国家“十一五”发展规划，到2010年我国汽油市场的规模预计将达到6650万吨，其中，低比例混掺燃料乙醇的E10乙醇汽油(含10%的燃料乙醇)所占的市场份额近25%，只有6个省区和27个地市能够使用E10乙醇汽油，国内尚未有更高掺混比例的乙醇汽油(如E25、E85等)。
    政府应加大政策扶持力度
    2007年之前燃料乙醇实施的是1370元/吨的固定财政补贴，但由于原料价格持续上涨，之后财政部制定了《生物燃料乙醇弹性补贴财政财务管理办法》，对国家定点生物燃料乙醇生产企业实行弹性补贴政策。
    《办法》规定：当油价上涨，燃料乙醇销售结算价高于企业实际生产成本，企业实现盈利时，国家不予亏损补贴。企业应当建立风险基金，风险基金要由企业专户存储，专项用于弥补今后可能出现的亏损。《办法》还规定了弹性补贴标准的核定方法。当燃料乙醇销售结算价低于标准生产成本，企业发生亏损时，先由企业用风险基金以盈补亏，风险基金不足以弥补亏损时，国家将启动弹性补贴。
    《办法》出台后，业内颇有争议，因为实施弹性补贴后个别年份个别企业的补贴额度高于1370元/吨的定额补贴。据此有人认为此举有可能使得财政补贴实质上不降反升。
    郝小明认为，近两年粮价涨幅较大，国内粮价早已完全市场化了，2008之后年玉米价格已从2006年之前的900-1200元/吨涨到1400(产区)-1800(销区)元/吨，3吨玉米生产1吨乙醇，仅原料价格就已接近成燃料乙醇的销售价格了。而国际原油价格起伏震荡，在2009年国家发改委公布了《石油价格管理办法(试行)》之前，国内成品油价格受国家行政调控，并没有与国际原油价格形成联动机制，国际原油价格上涨并没有在国内成品油价格上体现出来。因此弹性补贴政策与个别企业补贴额度增加并不矛盾，而是更好的体现了因地制宜，保本微利的机制。“从国内燃料乙醇产业多年的补贴情况来看，总体补贴变化的趋势是逐步减少的，这也是生产企业努力技术进步，降低成本的结果。”郝小明对《经济参考报》记者说。
    而清华大学新能源技术研究所副所长李十中教授则认为参照美国对生物能源的财政预算变化，中国应该进一步加大对包括燃料乙醇在内的生物质可再生能源的投入。他拿出一份2009年的美国能源部财政预算表向记者演示，美国在2009年做了2.17亿美元的预算投入生物质能和生物炼制系统的研发，当年更是追加投资7.865亿美元。无独有偶，郝小明在第四届新能源国际高峰论坛上也比照了美国政府对纤维素燃料乙醇产业的强有力支持：每吨150美元的信贷额度以及每吨341美元的纤维素乙醇补贴。
    对于燃料乙醇受政府补贴所引发的争议，郝小明坦言：“如果成品油定价机制能够更加灵活，完全或者接近市场化，燃料乙醇生产企业完全可以不要国家补贴！”燃料乙醇产业的发展是需要大家共同维护的，他以降低国家补贴和收购燃料乙醇的0.911的系数为例，“燃料乙醇生产企业应该努力提高生产技术，节能降耗、节水减排，降低燃料乙醇成本，从而减少国家财政补贴；而油公司从长远角度考虑也作出牺牲，逐步提高0.911这个系数。大家共同维护产业健康持续发展，最终过渡到向巴西燃料乙醇产业模式，做到取消国家补贴完全市场化”
    记者注意到，因为关系到国家粮食安全，目前无论是燃料乙醇企业还是生物质发电，受国家批准建立的都是国有企业。2007年商务部放开了生物质液体燃料(燃料乙醇、生物柴油)生产对外资限制，但必须是中方控股，所以今后在液体生物燃料能源上或可见外资身影。