國內(nèi)生物燃料汽車發(fā)展現(xiàn)狀

我國生物柴油的研究與開發(fā)起步較晚，但進(jìn)展速度很快，研究內(nèi)容涉及原料的分布、選擇；油脂作物的培育、遺傳改良及生物柴油的加工工藝與設(shè)備。目前各方面的研究都取得了階段性的成果，一部分科研成果已達(dá)到國際先進(jìn)水平。這無疑將有助于我國生物柴油的進(jìn)一步研究與開發(fā)。清華大學(xué)、石油化工科學(xué)研究院、遼寧省能源所、中國科技大學(xué)、遼河化工廠、東北林業(yè)大學(xué)、華東理工大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、北京化工大學(xué)等分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究開發(fā)和小型工業(yè)實(shí)驗(yàn)，為我國發(fā)展該產(chǎn)業(yè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

目前，已研制成功利用菜籽油、光皮樹油、大豆油、麻瘋樹油、米糠油腳料、工業(yè)豬油、牛油、棉籽油等作為原料，經(jīng)過甲醇預(yù)酯化再酯化，生產(chǎn)生物柴油的生產(chǎn)工藝。國內(nèi)制備生物柴油主要采用酯交換法，從對(duì)原料的要求、反應(yīng)條件難易、催化劑回收重復(fù)利用等方面考慮，非均相催化劑中的固體堿催化劑應(yīng)是今后發(fā)展的主要趨勢。

各式各樣的生物燃料

生物燃料主要有兩大類，一類是用生物油脂替代柴油，另一種是用植物發(fā)醇的乙醇替代汽油。除此之外，還有各種制造生物燃料的方法。垃圾填埋會(huì)產(chǎn)生大量的沼氣，它也可以說是一種“生物燃料”。沼氣的主要成分是甲烷，它產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。而當(dāng)它燃燒后，只產(chǎn)生等體積的二氧化碳，也就是說燒掉這些沼氣既節(jié)能又環(huán)保。

植物體、動(dòng)物體或者動(dòng)物排泄物可以直接作為燃料，它的英文叫“Biomass”，這個(gè)詞也指“一定范圍內(nèi)的生物總量”，看來所有活的東西都有潛力用來“燒”。它也會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化合物和二氧化碳等有害氣體和溫室氣體，但比燃料煤炭產(chǎn)生的此類氣體要少得多。但是這個(gè)過程在現(xiàn)在要比燃燒煤炭昂貴得多。直接燃燒植物體有一個(gè)好處：植物體燃燒時(shí)釋放到空氣中的碳量要少于它在生命周期中從空氣中吸收的碳量，這是因?yàn)橹参锇岩徊糠痔純?chǔ)存在根系中，或者釋放到土壤里為周圍的植物提供營養(yǎng)，而且燃燒會(huì)產(chǎn)生2%-20%的灰燼，其中也含有大量的碳。也就是說，如果只燒這種燃料的話，空氣中的二氧化碳的含量會(huì)越來越少。

為了能把生物體直接變成燃料，現(xiàn)在誕生了“生物物質(zhì)顆粒工業(yè)”。也就是將分布散、形體輕、儲(chǔ)運(yùn)困難、使用不便的纖維素生物質(zhì)，經(jīng)壓縮成型和炭化工藝，加工成燃料，能提高容重和熱值，改善燃燒性能，成為商品能源。

還可以將生物質(zhì)固體原料置于高溫環(huán)境，通過熱分解和化學(xué)反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為氣體燃料，這種將生物質(zhì)固體原料轉(zhuǎn)化的氣體稱為“生物質(zhì)燃?xì)狻薄?/p>

海藻生物燃料

這是一個(gè)致命的秘密：在美國，最大的可再生能源產(chǎn)業(yè)并不是太陽能、風(fēng)能或電動(dòng)汽車，而是古老的玉米燃料乙醇。由于有政府補(bǔ)貼，美國在2009年生產(chǎn)了106億加侖乙醇，這足夠替代3.64億桶石油。然而，研究表明，大規(guī)模的乙醇生產(chǎn)并不一定是可持續(xù)的。用足以養(yǎng)活全球人的糧食來為汽車提供燃料，這樣似乎并不合算，效率不高。玉米燃料乙醇的生產(chǎn)似乎與美國的政治現(xiàn)實(shí)有關(guān)，而沒有更多地考慮環(huán)境因素。

但這是否就意味著生物燃料就不能夠在美國的綠色能源戰(zhàn)略中扮演更重要的角色呢？恰恰相反，生物燃料也是最恰當(dāng)?shù)囊环N。一個(gè)最佳選擇就是由海藻生成的生物燃料，它可以解決玉米燃料乙醇所不能解決的許多問題。首先，海藻不需要農(nóng)田來種植，只要有空閑的地方，有蓄水池、有充足的陽光即可。其次，海藻比其他傳統(tǒng)的作物生長得更快，而且微生物在生長過程中還可以利用廢水，甚至是鹽水。美國加州藍(lán)寶石能源公司和佛羅里達(dá)州藻類生物燃料公司已經(jīng)在這一技術(shù)上取得領(lǐng)先優(yōu)勢，并接近商業(yè)生產(chǎn)，他們現(xiàn)在需要的則是來自政府的支持。

生物燃料，優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)一樣多！

世界上第一架燒“果子油”的巨型客機(jī)經(jīng)受了飛行的考驗(yàn)。“生物燃料”正在起飛，并且將在燃料市場中占據(jù)一個(gè)重要地位。然而，生物燃料自誕生的那天起就爭議不斷，甚至有人說發(fā)展“生物燃料”就是犯了“反人類罪行”。到底誰對(duì)誰錯(cuò)，我們應(yīng)當(dāng)何去何從呢？

1 優(yōu)點(diǎn) 既可再生，又很環(huán)保

如今，找到能夠替代“化石”的燃料已經(jīng)成了當(dāng)務(wù)之急。

長在地里的生物成了順理成章的替代品，它們可以在地里種，收完一茬又長出一茬，堪稱“可再生能源”。新西蘭航空公司的飛行實(shí)驗(yàn)證明，在12小時(shí)的典型飛行時(shí)間中，全部使用麻楓果燃料排放的二氧化碳，比化石燃料排放量減少大約60%。而另一項(xiàng)研究表明，在汽油里加入10％的生物乙醇，汽車尾氣排放一氧化碳減少10％以上，碳?xì)浠衔餃p少15％左右。

那么，生物燃料是如何得來的呢？現(xiàn)在，生物燃料主要有兩大類，一類是用植物油代替柴油，另一類是用植物產(chǎn)生的乙醇代替汽油。這些方式生產(chǎn)出來的生物燃料叫做“第一代生物燃料”。很多植物果實(shí)和種子里都含有大量的油脂，比如油橄欖、大豆、葵花、油菜、麻楓等等。

植物油通常很黏稠，但是加熱可以降低它們的黏性，這樣它們就可以直接在柴油機(jī)里燃燒，或者通過化學(xué)方法用它們制造“生物柴油”。生物柴油的性能和柴油相當(dāng)接近。很多植物油和生物柴油的燃燒值都高于柴油，這就達(dá)到了節(jié)省燃料的目的，而且排放的有害氣體的量也少于“化石柴油”。

另一種方法是用農(nóng)作物生產(chǎn)乙醇（酒精），現(xiàn)在一般通過高糖、高淀粉含量的作物生產(chǎn)糖或淀粉，再通過酵母的發(fā)酵作用生產(chǎn)乙醇，這個(gè)過程和釀酒很相似。不過，乙醇的燃燒值不如汽油，所以汽車需要攜帶更多的乙醇才能滿足行駛需要。麻煩的是，它還具有腐蝕性。

2 缺點(diǎn) 富人環(huán)保窮人餓

雖然第一代生物燃料“相當(dāng)?shù)沫h(huán)保”，但是很顯然它把人嘴里的食物奪出來挪作他用了。聯(lián)合國糧農(nóng)組織的專家在2008年1月23日警告說，世界急于開發(fā)和使用生物燃料，正造成玉米和其他糧食作物價(jià)格上漲。同年3月，聯(lián)合國食物權(quán)特別報(bào)告員齊格勒指出，目前這種把可耕地轉(zhuǎn)產(chǎn)生物燃料的做法是“反人類罪行”。

中科院農(nóng)業(yè)政策研究中心副研究員仇煥廣表示，現(xiàn)在關(guān)于生物燃料確實(shí)有很多爭議。對(duì)于美國來說，農(nóng)民很支持發(fā)展生物燃料，因?yàn)檫@樣可以提高糧食價(jià)格。同時(shí)，很多農(nóng)民都可以就地辦企業(yè)。這些企業(yè)還享有政府的補(bǔ)貼，農(nóng)民的積極性很高。

但生物燃料的發(fā)展肯定會(huì)讓貧窮國家的糧食問題更加嚴(yán)重。發(fā)展生物燃料勢必會(huì)讓糧食價(jià)格繼續(xù)攀升。也就是說，富人的“環(huán)?！闭谑垢F人更饑餓。

另外一個(gè)問題是生物燃料的能量效率并不太高。在美國，主要用玉米生產(chǎn)生物酒精。在這個(gè)過程中，需要經(jīng)過播種、澆水、施肥、除草、收割、籽實(shí)脫水、發(fā)酵、蒸餾、運(yùn)輸?shù)冗^程都要消耗能源，最終獲得的酒精燃燒所釋放的能量并不比生產(chǎn)它所消耗的能量大多少。有一個(gè)比率叫“化石燃料比率”，它指的是生產(chǎn)某種燃料時(shí)，耗費(fèi)的“標(biāo)準(zhǔn)化石燃料能量”和這種燃料能夠產(chǎn)生的能量的比率。汽油的這個(gè)比率是0.81，也就是說生產(chǎn)汽油所消耗的“標(biāo)準(zhǔn)化石燃料能量”比它燃燒產(chǎn)生的能量要少。而玉米酒精的“化石燃料比率”高達(dá)1.36，就是說它的效率還不如化石燃料的標(biāo)準(zhǔn)值，比汽油差得遠(yuǎn)，而纖維素酒精的這個(gè)比值就很難看，高達(dá)10.3。

3 國情 我國要謹(jǐn)慎面對(duì)

面對(duì)這種情況，我國采取什么樣的對(duì)策呢？仇煥廣表示，我國目前對(duì)發(fā)展第一代生物燃料的態(tài)度較為謹(jǐn)慎。在前幾年油價(jià)高，空氣污染問題被提得很多的時(shí)候，我國曾經(jīng)比較積極地發(fā)展生物燃料，但現(xiàn)在油價(jià)回落，并且考慮到我國的糧食安全問題，我國政府已經(jīng)規(guī)定未來生物燃料生產(chǎn)的發(fā)展必須依賴非糧原料，保證生物燃料的發(fā)展“不與人爭糧，不與糧爭地、不與畜爭料、不與農(nóng)爭利”。

現(xiàn)在，我國一年生產(chǎn)140萬噸生物乙醇，而美國這個(gè)數(shù)字約為3000萬噸，到2020年，我國生產(chǎn)生物乙醇的目標(biāo)也只有1000萬噸。

那么，那些非糧食作物是否更好呢？比如可以用來榨油驅(qū)動(dòng)波音747飛機(jī)的麻楓樹，它不占用農(nóng)田，在荒山野嶺就可以種植，這確實(shí)是個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。有人就提出，在阿富汗推廣麻楓樹，以取代罌粟成為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)作物。和阿富汗的情況不同，我國沒有麻楓樹可以“替代”的田地，同時(shí)我國的土地開發(fā)余地也不大。仇煥廣表示，即使不占用耕地，在“荒地”上廣泛種植麻楓樹也面臨著成本問題，同時(shí)可能對(duì)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境產(chǎn)生一定的破壞。麻楓樹在我國大多作為綠化樹種存在，經(jīng)濟(jì)種植不多。