纤维素乙醇的国内外现状

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我国纤维素燃料乙醇工艺概况和经济性分析

>>专家观点<<2018年6月·第3卷·第3期石油石化绿色低碳Green Petroleum & Petrochemicals摘要：纤维素燃料乙醇是充分利用纤维素原料中的纤维素和半纤维素，使之水解糖化后，通过糖发酵生产的燃料乙醇。

目前我国纤维素燃料乙醇产业发展较慢，纤维素燃料乙醇在秸秆收储运、秸秆原料预处理、纤维素酶发酵制乙醇等环节还存在亟待突破的技术瓶颈。

由于缺乏完善的秸秆原料收储运体系，原料供应难以保障，已建成的纤维素燃料乙醇示范装置大多因技术和成本问题未能正常开工运行。

当前技术条件下，纤维素燃料乙醇投资较大，秸秆收储成本高，原料预处理过程产生的污水量大，污水处理成本高，乙醇生产过程中的酶制剂成本较高，致使纤维素燃料乙醇成本远高于粮食燃料乙醇成本。

我国发展纤维素燃料乙醇需加强对秸秆收储运体系的研究、开发高效的纤维素酶菌，有效降低纤维素燃料乙醇成本以提高竞争力。

关键词：纤维素燃料乙醇工艺技术成本经济性分析我国纤维素燃料乙醇工艺概况和经济性分析朱青，王庆申，赵书阳，杨晓帆（中国石油化工集团公司经济技术研究院，北京 100029）收稿日期：2018-4-27作者简介：朱青，学士，高级经济师。

1989年毕业于北京建筑工程学院工业与民用建筑专业，长期从事项目经济评价工作，曾多次参与生物燃料定价及生物燃料的专题研究工作。

2017年9月十五部委联合发布的《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》提出，到2025年，力争纤维素燃料乙醇实现规模化生产，先进生物液体燃料技术、装备和产业整体达到国际领先水平，形成更加完善的市场化运行机制。

纤维素广泛分布于农作物秸秆、皮壳当中，秸秆的能源化利用对加强我国环境保护以及促进能源结构调整等具有比较现实的意义。

从目前的工艺技术看，纤维素燃料乙醇达到规模化生产仍将有一段距离。

由于纤维素燃料乙醇成本较高，与粮食燃料乙醇相比没有竞争力，为推动纤维素燃料乙醇产业的发展，需要国家出台相关的财税扶持政策。

纤维乙醇产业化研究进展

已发现１０多种微生物能代谢五碳糖发酵生成乙１吨乙醇，醇的生产成本在６００乙００元／吨左右，功成醇，包括细菌、真菌、酵母菌等。
酵细菌，进行连续厌氧发酵。五碳糖和六碳糖的利用开发了带有分离系统的生物反应器，可完全替代目
二、内外产业化现状国
目前国内外在纤维乙醇生产技术产业化方面进
酶水解工艺是利用纤维素酶将纤维素水解成单展较快的单位主要有Ｉｅ公司、Ｃ公司、ｒｅｏｏｎｇＢＩＡｋｎｌ
糖，水解工艺的优点在于：在常温下反应，酶可水解公司、华东理工大学和河南天冠集团、燃料乙醇吉林副产物少，化率高，糖不产生有害发酵物质，并且可公司等。
稀释后约有２％的固体，０然后在６。的糖化反应器公司投资４０５Ｉ＝６０万美元用于开发能每年生产２吨Ｏ万中停留３ｈ约９％的纤维素转化为葡萄糖。６，０乙醇的新型设备，预计将在２０年投入使用。０８ＢＩ司采用两段稀酸水解工艺，Ｃ公目前正在美国目前，美国杰能科公司声称已经将纤维素酶的
ｌ～８美分，扫除了运用生物废料生产燃料乙醇的Ｏｌ主要经济和技术障碍。Ａｋｎｌ司采用浓酸水解工艺，ｒｅｏ公目前已经在加利福尼亚建立了１天的示范工厂，吨，该工厂以稻草
为原料。
河南天冠集团联合浙江大学、山东大学、河南农
与传统工艺和设备相比，可目前，国外采用经过基因工程改造过的五碳糖发前传统的静止发酵设备，明显缩短发酵周期，高发酵指数３％左右，提０同时率均超过了９％以上，发酵完成后乙醇的浓度达到８可大幅提高进入蒸馏系统的酒精浓度，从而解决了纤维燃料乙醇发酵终了酒精浓度过低，蒸馏投资和５％（／，．ＶＶ）每吨玉米秸杆可以生产３５升乙醇。７７

纤维素质原料生产乙醇的研究现状

Ａｂｔｃ：Ｗｉｈｒｗｎｈｒｇｆｏｌｔｅｕｅｏｅｅａｌｅｏｒｅｏｐｏｕｅｂｏｅｈｎｌｗａｏｌｎｒｓａｔｒｔｔｅｇｏｉｇｓｏｔｅｏｉ，ｈｓｆｒｎｗｂｅｒｓｕｃｓｔｒｄｃｉ — ｔａｏｓｇｔｍｏｅａｄｍｏｅｈａ
ｍａｅｉｓＳａｅｗｓｅｔｒｉｇｗａｔｔｅｕｅａｄａｓｅｂｎｆｓｏｗｔｒｓｒｘｍｉｅ．ｈｂｒｍａｅｉｓｔｒＯｔｔｈａｔｎｎｓｅｉｏｔａｒ，ｎｏｔｅｅｔｆａｍａｅｉｅｍａｉｚｄＴｅｆｅｔｒａｌａｈｔｕｎｒｓｌｈｉｒｌａｗｅｉｌｗｅｅｔｒｅｎｏｘｌｓ，ｇｕｏｅａａｉｏｅａｄｏｈｒｆｒｎａｌｕａｓｗｉｈａｉｔｙｆｈｄｏｙｉ．Ｔｅｈｄｏｙｉｒｕｎｄｉｔｙｏｅｌｃｓ，ｒｂｎｓｎｔｅｅｍｅｔｅｓｇｒｔｔｅｖｒｅｙｗａｓｏｙｒｌｓｓｈｙｒｌｓｓｂｈｐｏｕｔｏａｂｈｄａｅｃｎｂｓｄｔｒｄｃｅｂｎｅｈｎｌｙｔｅｗｉｔａｎｏａｔｒｒｙａｔｍｉｒ — ｒａｉ．ｔｒｒｄｃｓｆｃｒｏｙｒｔａｅｕｅｏｐｏｕｅｔｉ－ｔａｏｌｓｉｆｃｅｉｏｅｓｈｂｈｄｒｂａｃｏｏｇｎｓｍｓＡｆｅａｃｒｉｔｉｆｅｏｉｃｔｎｈｄｏｙａｅｗｌｂｏｄｃｖｅｇｏａｎｔａｏｒｄｃｉｎｒｔｓｅｔｎｓｒｎｏｔｘｆａｉｙｒｌｚｔｉｅｃｎｕｉｅｔｔ￣ｈａｄｅｈｌｏｕｔａｅ．ａａｄｉｏｌｏｈｒｎｐｏＫｅｏｄ．ｃｌｌｓｔｒａｓｆｒｅｔｔｎｂｏｅｈｎｌｙｗｒｓｅｌｏｉｍａｅｌ；ｅｕｃｉｍｎａｉ；ｉ — ｔａｏｏ

纤维素乙醇的发展前景

纤维素乙醇的发展前景摘要：林业生物质中所储存生物质能的利用与转化对于解决世界性的环境污染和能源危机等问题具有十分重要的意义。

针对木质纤维素的特性，分析了国内外纤维素乙醇的研究现状及发展前景，指出纤维素乙醇工业目前存在的主要问题。

虽然由于受工艺和纤维素自身特点的限制，纤维素乙醇还没能真正工业化生产，但生物燃料无异是解决未来能源危机的答案之一。

对人类而言，捕捉和利用太阳能一直有着浪漫、强烈的吸引力。

生物质(包括所有的动植物和微生物)通过光合作用，能够把太阳能转化成的化学态能量，即生物质能，是太阳能的一种表现形式，是唯一一种可再生的碳源，包括生物柴油、生物乙醇、生物颗粒燃料、生物基化工产品等。

生物质能的原始能量来源于太阳，生物质能够像化石能源一样生产塑料、液体燃料和化工原料等产品，这是其他能源无法比拟的。

近一二十年来，不论是在实验室，还是在股票市场，生物燃料异常炙手可热。

石油资源的有限和温室效应的压力让人们对它寄予厚望。

和其他能源原料相比，植物生长迅速，消耗大气中的二氧化碳，把碳和太阳能转化为稳定的碳氢化合物，有望部分替代化石资源的传统燃料和化学品，从而实现能源的再生和可持续发展。

但和太阳能电池相比，它们储存太阳能的能力很低，即使是密集种植的植物，仅能到达1~2W/m2(在大气层顶，太阳光在其垂直方向的功率大约是1500W/m2)。

尽管植物不太可能成为全球能源问题的完全答案，但生物燃料的再生性不会额外排放二氧化碳，在能源紧缺、原油价格高涨的情况下，具有着实质性的潜力。

燃料乙醇即在这种背景之下成为各国争相研发的焦点领域。

1燃料乙醇的现状近年来，世界各国发展生物燃料雄心勃勃，在生物能源领域发展力度最强的品种是谷物基乙醇，但是其代价则是全球粮价飙升，而大豆、玉米和小麦将首当其冲。

在吃不饱或吃不好的情况下，把粮食转化为燃料在伦理上是进退两难的选择。

生产燃料乙醇消耗的玉米数量在2006年已占玉米总产量的12%。

乙醇行业现状及发展趋势

乙醇行业现状及发展趋势乙醇行业作为新能源产业的重要组成部分，近年来在我国得到了迅速发展。

本文将从乙醇行业现状及发展趋势两个方面进行分析，以期为行业从业者提供有益的参考。

一、乙醇行业现状概述1.产能现状根据统计数据显示，我国乙醇产能近年来呈现逐年增长的态势。

目前，我国已经成为世界上最大的乙醇生产国之一。

产能的扩大得益于国家政策的支持以及市场需求的增长。

2.产品应用现状乙醇产品在我国的应用范围不断扩大，主要包括燃料、化工、医药、食品等领域。

其中，燃料乙醇作为替代传统石油能源的重要选择，市场规模逐年增长。

3.市场竞争现状在乙醇市场竞争方面，国内外企业纷纷加大投资力度，市场竞争日趋激烈。

国内主要乙醇生产企业集中在东北、华北等地，产能占比较高。

此外，国际巨头如巴西的酒精能源公司也在我国市场占有一定份额。

二、乙醇行业政策环境分析1.国家政策支持近年来，我国政府高度重视乙醇产业发展，出台了一系列政策措施给予支持。

如《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》明确提出，要加大乙醇等生物质能的研发和推广力度。

2.行业法规及标准为保障乙醇产业的健康发展，我国制定了一系列行业法规及标准。

如《车用乙醇汽油》（GB18351-2015）规定了车用乙醇汽油的质量标准，为行业发展提供了依据。

三、乙醇行业发展趋势1.产能扩张趋势随着市场需求的增长和国家政策的扶持，乙醇行业产能将继续扩张。

预计到2025年，我国乙醇产能将达到1亿吨/年。

2.技术创新趋势在技术创新方面，我国乙醇产业将加大对生物质资源综合利用、先进生产工艺和催化剂等方面的研发投入，提高乙醇生产效率和降低成本。

3.产品应用拓展趋势未来，乙醇产品应用领域将继续拓宽，包括新能源汽车、生物塑料等新兴市场。

此外，随着乙醇在石油化工领域的替代作用逐渐凸显，市场需求将进一步增长。

4.行业竞争趋势随着市场竞争的加剧，乙醇行业将迎来新一轮洗牌。

具备技术优势、产业链优势和市场优势的企业将逐渐脱颖而出，成为行业领导者。

纤维素乙醇

国外研究与应用进展
世界最大的玉米乙醇生产商美国Poet公司的全部26套生产设施，每年生产超过16亿加仑的乙醇和90亿磅高蛋白动物饲料。此外，Poet公司将运转一套中型规模纤维素乙醇装置，该纤维素乙醇装置使用玉米芯为原料，并将在爱荷华州埃米茨堡（Emmetsburg）使该工艺实现商业化。（2010-6-30 ，国际新能源网）
公司、机构
公司： Abengoa Bioenergy corporation, Spain British Sugar Iogen Corporation ,Canada ITOCHU Corporation JGC Corporation Leyte Agri Corporation San Carlos Bioenergy, Inc Roxol Bioenergy Corporation Mitsubishi Corporation (MC) Genesee Regional BioFuels Integro Services Group 机构： eBIO: European Bioethanol Fuel Associations International Fuel Ethanol Workshop International Starch Institute Shoolini Institute of Life Sciences and Business Management (SILB) The Gekkeikan Research Institute , Japan National Environmental Engineering Research Institute (NEERI)
Thanks!
3rd Bio-Ethanol Conference（2nd, March,2010, Turin , Italy）

纤维素乙醇产业现状及关键过程技术难点

纤维素乙醇家产现状及重点过程技术难点公司，2012 年，龙力生物成立了当时中国最大的纤维素乙醇厂，最多可年产 5 万 t 酒精，但遗憾的是该装置目前也处于停运状态。

其余国内在建或已经成立的纤维素乙醇项目也都处于停产状态或许从未动工，河南天冠公司在南阳成立的 3 万 t/a 醇电联产项目自建成以来从未运转，其余几家与外国公司合资成立的工厂也没有动工。

2纤维素乙醇重点过程技术难点2.1 纤维素乙醇重点过程用木质纤维素原料生产乙醇，主假如利用木质纤维素经过预办理产生半纤维素和纤维素，后酶解产生可发酵糖发酵生产乙醇，而后通过必定的分别提纯手段获取合格产品。

纤维素乙醇生产工艺主要包含原料收储运、原料预办理、酶解、水解糖发酵、乙醇产品脱水精制和污水办理几个单元，主流工艺流程简图如图 3 所示。

2.2 重点过程技术难点2.2.1 原料根源不稳固目前用于乙醇生产的木质纤维素主要根源于农作物秸秆，但秸秆种类众多、性状不一，散布分别，收获拥有季节性，所以秸秆的采集、储藏和运输花费约占乙醇生产成本的三分之一。

且秸秆易燃易潮易发霉，长久储藏需要做好防雨、防潮、防火和防雷等设备建设，平时还需要进行必需的保护和管理。

所以秸秆收、储、运是秸秆大规模能源化利用的一大瓶颈，建立合理的秸秆收储运系统对纤维素燃料乙醇连续化生产至关重要。

2.2.2 预办理工艺复杂，收率低预办理过程相当于整个纤维素乙醇生产的龙头单元，预办理技术不单对其过程自己有影响，还几乎间接控制着其余所有操作过程，高水平的预办理技术能够降低昂贵酶制剂的用量，减少酶克制物和酵母克制物的生成，提升酶解速率和发酵水平。

但木质纤维素生物构造密切复杂，拥有激烈的抗降解性，需要经过特别物理化学方法办理来将木质纤维素的构造翻开，降低聚合度和结晶度，增添物料的比表面积。

一般的预办理方式有化学法，物理法、生物法及物理化学联合法等。

但单调的方法成本很高且办理成效不好，仅有物理化学联合法办理成效较好且经济可行，是目前使用许多的预办理方法，主要物理化学法有研磨后酸碱分解、稀酸 / 碱蒸汽爆破、亚硫酸盐蒸煮法等。

纤维素乙醇发展现状

第２卷１
第５期
山东科学
ＳＨＡＮＤ０ＮＧＥＮＣＥＳＣＩ
ｖ１２Ｎ５０．１ｏ．０ｃ．０８ｔ２０
２０年１０８０月
文章编号：０２４２（０８０—０９０１０—０６２０）５０３—４
纤维素乙醇发展现状
张杰，李岩，海朋，许张晓东，立孙
ｃｌｌｓｕｌｅｈｏ，ａｙｅｓｍｅｋｙｓｕｓｎｒｓｎｅｉａｕｅｗｒｄｄｖｌｐｎａｅｌｏｉｆｅｔａｌａｌｚｄｏｅｉｅ，ａｄｐｅｅｔｄｔｆｔｒｏｋａｅｅｏｍｅｔｕｃｎｎｓｓｎｌ
（山东省科学院能源研究所，山东济南２０１）５０４摘要：在介绍纤维素乙醇的优点及其制取方法的基础上，述了国内外纤维素乙醇的应用和产业化状况。提综
出了纤维乙醇产业化亟待解决的关键技术，及未来的研究方向和发展策略。
关键词：维素乙醇；纤木质纤维素；纤维素酶；生物质合成气；发酵
中图分类号：Ｋ；３３Ｔ６Ｑ５文献标识码：Ａ
ＡｕｖｙｏｌｌｓｃＦｅｈｎｌＳｒｅｆＣｅｌｏｉｕｌＥｔａｏｕ
ＺＮＧＪｅＬａ，ＸＵＨｌｐｎ，ＺＮＧａ— ｏｇＳｉＨＡｉ，ＩＹｎａ—ｅｇＨＡＸｉｏｄｎ，ＵＮＬ
（ｎｒｓｔｔ，ｈｎｏｇＡａｅｙｏｃｎｅ，ｉｎ２０１，ｈｎ）ＥｅｙＩｔｕｅＳａｄｎｃｄｍｉｃＪａ５０４ＣｉａｇｎｉｆＳｅｓｎ

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酶解
纤维素酶产量不高、活性低、稳定性差、使用寿命短酶解中要降低成本

发酵
木糖难发酵发酵中要优化发酵菌，提高乙醇产率目前研究较多的是将这三步分散、耦合或者丙型，例如同步糖化发酵、高浓度酶循环水解（利用两个或多个生物反应器）
三、纤维素乙醇相关技术

Iogen公司拥有世界上最先进的纤维素乙醇制造技术；Iogen公司的纤维素乙醇专利技术：
四、纤维素乙醇的国内外现状

国外生物柴油发展现状
1973年世界石油危机后,巴西就实施了“国家乙醇生产计划”；目前已经发展320多家燃料乙醇生产企业。美国在燃料乙醇的生产上仍然是世界乙醇生产的领头羊,在将纤维素转化为燃料酒精的研究、生产和应用方面走在世界的前列。加拿大、丹麦、芬兰……
四、纤维素乙醇的国内外现状

五纤维素乙醇产业前景
随着世界各国经济发展的不断加快,能源危机将会越来越严重,乙醇燃料正在表现出唯一可以替代石油制品的独特魅力。因此,充分利用各种技术提高能源作物的产量和品质,并加快纤维素乙醇产业化,对根本解决能源和环境的制约, 实现经济社会的可持续发展意义重大。
Thanks for Your Attention！
/publish/portal3/tab342/info2 619.htm

诺维信公司（Novozymes）和杰能科公司（Genencor）在预处理和发酵相关的纤维素酶等酶制剂开发上处于领先地位；
三、纤维素乙醇相关技术

康泰斯CHEMETX纤维素乙醇生产工艺，包含从预处理、酶解、发酵、蒸馏、分离，能量回收等各关键生产环节，是完整全面的工艺包，可以直接用于商业化工厂的设计。 SunOpta公司的五碳糖发酵菌种专利技术
三、其它纤维素乙醇生产知名公司

美国Raven生物燃料公司美国生物能源生产公司POET Abengoa,美国最大的乙醇生产商之一 Lignol；加拿大纤维素乙醇和生物化学联产品公司，已经把发展纤维素乙醇作为公司的主导方向 Verenium：新一代纤维素乙醇技术和高性能特种原料是玉米和小麦；浙江大学 “利用农业纤维废弃物代替粮食生产酒精”；华东理工大学于2005年已建成了纤维乙醇600 t/ 年的示范性工厂; 山东大学微生物技术国家重点实验室主要开展 “纤维素原料转化乙醇关键技术”研究
四、纤维素乙醇的国内外现状
国内生物柴油发展现状河南天冠集团；吉林九新实业；中粮集团
2010年诺维信酶制剂诺纤力TM 赛力二代(CELLIC CTec2) 发布会

与第一代最重要的区别之一，就在于是否以粮食作
物为原料
二、第二代生物燃料产品
纤维素乙醇原料预处理：除去部分或全部木质素酶解：水解纤维素和半纤维素得到戊糖和已糖发酵：发酵糖液得到乙醇

二、第二代生物燃料产品

生物柴油
三、纤维素乙醇相关技术

预处理
预处理中要提高原料利用率、酶解效率、得糖率
第二代生物燃料-纤维素乙醇
基本内容
1、简介
2、产品
3、技术
4、国内外现状 5、产业前景
一、第二代生物燃料简介

第一代生物燃料是以玉米、小麦等粮食作物作为生产
原料的技术,日趋严峻的世界粮食形势,使之渐失优势
第二代生物燃料以非粮作物乙醇、纤维素乙醇和生物
柴油等为代表，原料主要使用非粮作物，秸秆、枯草、工农业废弃物等，以及主要用来生产生物柴油的动物脂肪、藻类等。
三、纤维素乙醇相关技术

加州大学伯克利分校：纤维素预处理的专利技术加拿大米西索加（Mississauga） Woodland生物燃料公司及其合作者使用Woodland生物燃料公司的低压催化（CPRT）专利技术生产纤维素乙醇
三、纤维素乙醇相关技术

Butalco公司的核心技术基于遗传学上优化的酶母（Saccharomyces cerevisiae） ZeaChem公司于2010年6月30日宣布，采用其工艺，纤维素乙醇已可达到商业性生产规模
三、纤维素乙醇相关技术

马斯科马(Mascoma)公司，在纤维素乙醇的统合生物处理技术(CBP)方面取得重大突破
三、其它纤维素乙醇生产知名公司

美国专业从事纤维素乙醇开发的 Trillium FiberFuels公司英国纤维素乙醇技术开发商TMO可再生能源公司巴西Dedini工业公司 Inbicon公司杜邦丹尼斯克（DuPont Danisco）