由于占用耕地,传统生物燃料被打上了“与粮争地,与人争食”的标签。如今,传统生物燃料生产方法难以为继。即使是强制推行生物燃料在汽油中添加比例的欧盟,也不得不于10月份出台新法令,限制粮食转化生物燃料。
生物燃料发展遭遇寒冬了吗?这似乎只是表面现象,因为第二代生物燃料已初露端倪,生物燃料的命运正在峰回路转。
成为新宠
与使用粮食作物为原料的第一代生物燃料不同,第二代生物燃料以秸秆、甘蔗渣、稻壳、枯草和碎木等农业废弃物或非粮作物为主要原料,又被称为纤维素乙醇,或非粮生物燃料。如今,生活中一些废弃动物脂肪以及藻类等也被归为第二代生物燃料可用的原料。
第二代生物燃料已成为许多国家开发能源的新宠。处于领头羊地位的是巴西,该国正在开发含糖木薯产乙醇。巴西此前一直利用木薯生产乙醇,但需要将淀粉经水解转化为糖,再提炼乙醇,技术要求和成本较高。通过转基因技术,巴西农牧业研究公司开发出一种根部含糖而不是淀粉的木薯,省却了复杂的水解步骤,提炼乙醇所需成本比一般木薯减少25%。
荷兰皇家航空公司从去年开始,启用以俗称“地沟油”为原料的第二代生物燃料。今年6月,荷航一架以生物燃料驱动的客机首次执飞洲际航线,从荷兰阿姆斯特丹前往巴西里约热内卢。荷航介绍说,这种生物燃料以特殊技术从“地沟油”中提炼出来,其技术标准与普通的航空煤油一样,不需要对现有飞机发动机进行改造。
今年9月,德国最大的生物炼油示范厂在巴伐利亚州投入运行。属于科莱恩化学品公司的这座新厂耗资2800万欧元。它利用生物技术,从玉米秸秆和其他农业残留物中获取乙醇燃料,实现了从秸秆粉碎到植物纤维酶分解,再到糖发酵的完整转换过程。新厂二代生物乙醇初期年生产能力达到1000吨。专家计划未来几年以该厂为样本,建设年产5万吨的工厂。
生物燃料大国美国,在多年前就着手研发第二代生物燃料技术,并和欧洲公司合作开办多家工厂。2011年8月,美国总统奥巴马宣布,政府将推出一项总额为5.1亿美元的补贴计划,推进第二代生物燃料的生产开发进程。
对于第二代生物燃料何以突然发力,全球最大的工业酶制剂生产企业丹麦诺维信公司中国区总裁柯铭解释说,这完全因为科技创新。目前的关键技术是催化酶技术。酶是一种生物催化剂,可使生物化学反应在温和的环境下进行得更加迅速、效率更高。新型酶制剂能将植物中的纤维素分解成可发酵糖,进而转化为乙醇,适合用秸秆等农业废弃物生产乙醇。近两年来,该技术的成本直线下降,使第二代生物燃料越来越具有竞争力。
新技术也在不断克服原料分解领域的难题。法国从事生物技术开发的中小企业Deinove公司不久前宣布,该公司成功分离出一种称作“奇球菌”的菌株,能在不需要酶、酵母或抗生素等添加剂的情况下,直接将复杂的生物原料纤维分解成单糖并转化成乙醇。
前景广阔
据专家介绍,与第一代生物燃料相比,第二代生物燃料具有非常大的优势。首先,汽车发动机不需要改造就可以直接使用掺入了新一代生物乙醇的汽油或柴油。其次,生产第二代生物乙醇的催化酶技术成本还将快速下降,大规模工业生产的可行性非常大。再次,秸秆等纤维素类农业废弃物大量存在。
对于中国而言,发展以秸秆为原料的第二代生物燃料,不仅可以发挥收集农作物废料的人力成本优势,还有利于农民的增收和农村经济的发展。
欧盟10月份公布了新生物燃料法令,严格限制以粮食为原料的生物燃料在交通能源中的使用比例(未来不超过5%),鼓励新能源企业开发第二代生物燃料。欧盟负责环境问题的官员赫泽高解释说,新法令意在提醒:只有以油料废物或微藻为原料的第二代生物燃料才可能在未来获得补贴。这些事实表明,欧盟正全力督促新一代生物燃料研发,以减少对粮食供应的影响。
各国各地区争相发展第二代生物燃料,这种燃料前景到底如何?诺维信公司全球总裁李斯阁认为,全球的石油储量正在枯竭,相反,第二代生物燃料以农林业的废弃物为原料,供应充足。相关技术进步使得生物燃料可以和传统的化石能源在价格上进行竞争。李斯阁预计,未来10年,全球10%的汽油将被新一代生物乙醇燃料替代。彭博社在今年1月发布的世界新能源报告中预测,到2030年,生物燃料有望替代全球约一半的汽油用量,创造上千万个就业机会。