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 早在上個(gè)世紀(jì)70年代由于中東戰(zhàn)爭(zhēng)引發(fā)第一次世界石油危機(jī)，人們希望發(fā)展可替代石油的生物燃料。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展礦物燃料消耗量不斷增加，排放的溫室氣體二氧化碳和氮、硫氧化物造成世界氣候變化和環(huán)境生態(tài)的破壞，引發(fā)人們對(duì)具有再生性和環(huán)境友好的生物燃料的重視。特別是近年來(lái)非再生性礦物能源資源的大量消耗，使人們逐漸感覺(jué)到世界能源的緊缺，石油價(jià)格逐漸攀升，出于對(duì)環(huán)保和石油安全的需要，更加意識(shí)到發(fā)展可再生性能源，特別是生物質(zhì)能的必要。因此，在國(guó)際上生物燃料，主要是燃料酒精和生物柴油受到高度重視，近年來(lái)獲到迅速發(fā)展。
１.生物柴油
 生物柴油的生產(chǎn)原料是植物或動(dòng)物油脂，經(jīng)酸、堿化學(xué)催化或脂肪酶的催化與甲醇或乙醇進(jìn)行轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，將油脂中的甘油取代出來(lái)，形成脂肪酸甲酯或乙酯。反應(yīng)結(jié)束后將脂肪酸甲酯或乙酯與甘油分離，獲得的脂肪酸甲酯或乙酯就可以作為柴油的替代品。可以和柴油混合使用，也可以單獨(dú)作為燃料在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上作為燃料使用。由于生產(chǎn)原料來(lái)源于各種動(dòng)物或植物，來(lái)源廣泛，屬于可再生能源，可以長(zhǎng)期利用；和柴油不同，生物柴油在自然界容易生物降解，即使遺漏到環(huán)境中，因可迅速降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；生物柴油的貯存、運(yùn)輸和使用安全，無(wú)腐蝕性，而且燃燒熱值高，可直接在柴油機(jī)上使用，不需進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)改造或更換零部件。生物柴油燃燒產(chǎn)生的廢氣，除了二氧化碳，產(chǎn)生的有害物質(zhì)要遠(yuǎn)低于柴油，燃燒生物柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)排放的氣體不像柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的氣體那樣令人討厭，因生物柴油燃燒后產(chǎn)生的氣體帶有爆玉米花味道。生物柴油的生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品甘油是化工、醫(yī)藥、化妝品、軍工等領(lǐng)域的重要原料，有廣泛應(yīng)用市場(chǎng)，經(jīng)濟(jì)效益高。因此生物柴油受到歡迎。
 目前生物柴油的生產(chǎn)原料主要來(lái)源于產(chǎn)油植物，比如大豆、菜籽、蓖麻、棉籽、棕櫚等，因是通過(guò)植物的光合作用產(chǎn)生的，又稱(chēng)為陽(yáng)光燃料。生物柴油燃燒產(chǎn)生的二氧化碳可以為植物利用，實(shí)現(xiàn)了能源再生和二氧化碳的循環(huán)，對(duì)環(huán)境保護(hù)有利。生物柴油作為能源可緩解石油供給不足，對(duì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有利。同時(shí)農(nóng)民大量種植可以增加農(nóng)民收入?？梢哉f(shuō)發(fā)展生物柴油有一石三鳥(niǎo)之功。因此在國(guó)際上和國(guó)內(nèi)生物柴油的發(fā)展受到高度重視。
 早在1980年美國(guó)制定國(guó)家能源政策時(shí)，就提出生物柴油替代石化柴油戰(zhàn)略，目的是到2010年替代10%的石油進(jìn)口。歐洲是生物柴油的主要生產(chǎn)地，德國(guó)在2006年生物柴油產(chǎn)量比上年增長(zhǎng)40%，達(dá)到250萬(wàn)噸；法國(guó)用于生產(chǎn)生物質(zhì)能源作物面積達(dá)到100萬(wàn)公頃，2005年生柴油總產(chǎn)量增加到135萬(wàn)噸。印度正實(shí)施麻瘋果生產(chǎn)生物柴油計(jì)劃，3300萬(wàn)公頃貧瘠干旱土地開(kāi)墾成生產(chǎn)生物柴油的原料生產(chǎn)田，為3600萬(wàn)人提供了就業(yè)機(jī)會(huì)。2005年，印度供應(yīng)含5%的生物柴油的柴油，2010年將達(dá)到10%的混合比例。巴西適合種植蓖麻的土地有200萬(wàn)公頃，年產(chǎn)量達(dá)200萬(wàn)噸，能生產(chǎn)生物柴油1.12億公升，并創(chuàng)造10萬(wàn)個(gè)新的就業(yè)機(jī)會(huì)。
 我國(guó)研究開(kāi)發(fā)生物柴油已有２０多年的歷史，而且也實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，但使用的原料多是采用地溝油和工業(yè)廢油，因這些原料價(jià)格便宜，生產(chǎn)的生物柴油與普通柴油有一定的競(jìng)爭(zhēng)能力，因此國(guó)內(nèi)許多地方投資建廠。但是因這樣的一些原料數(shù)量必定有限，大家都來(lái)爭(zhēng)奪這種原料，因此地溝油和工業(yè)廢油價(jià)格飄升，造成成本上升，生物柴油與普通柴油的競(jìng)爭(zhēng)力下降，反而抑制了它的發(fā)展。
 我國(guó)是油脂生產(chǎn)大國(guó)，每年動(dòng)物油和植物油的總產(chǎn)量在2000萬(wàn)噸以上，菜籽油、棉籽油和動(dòng)物油產(chǎn)量居世界第一。但我國(guó)有13億人口，為滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)每個(gè)人對(duì)食用油消費(fèi)的需要，每年還要進(jìn)口1000萬(wàn)噸植物油。也就是說(shuō)，我國(guó)自己生產(chǎn)的食用油還不夠吃，必須從國(guó)外進(jìn)口近總消費(fèi)量的三分之一的食用油以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要。因此，我國(guó)不可能用食用油作為原料生產(chǎn)生物柴油來(lái)解決我國(guó)對(duì)能源的需要。也就是說(shuō)，將食用油轉(zhuǎn)化為生物柴油不符合我國(guó)國(guó)情。
 近年，荷蘭等歐洲國(guó)家為降低溫室氣體排放量，大量從東南亞進(jìn)口棕櫚油生產(chǎn)生物柴油。隨著需求的大幅增加，印尼、馬來(lái)西亞等國(guó)的棕櫚種植面積成倍增加，大片熱帶雨林遭砍伐，濕地被排干和焚燒，每年產(chǎn)生二氧化碳高達(dá)20億噸，去年印尼二氧化碳排放量已升至全球第三。實(shí)際上這是二氧化碳排放的轉(zhuǎn)移，也是資源的掠奪。前年我國(guó)某一產(chǎn)菜籽油的省份與一歐洲國(guó)家簽訂合作協(xié)定，利用該省的菜籽油生產(chǎn)生物柴油，向該國(guó)出口。這不僅影響到我國(guó)食用油的供給，也不符合我國(guó)國(guó)情。
２.燃料酒精
 在國(guó)際上，早在20世紀(jì)30年代就有人將酒精作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料使用，至今已經(jīng)有80多年的歷史。近20年由于礦物能源逐漸枯竭，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出，燃料酒精的生產(chǎn)和應(yīng)用獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。1975年巴西首先開(kāi)展燃料酒精計(jì)劃，接下來(lái)1978年美國(guó)、加拿大也開(kāi)展了類(lèi)似的計(jì)劃。目前美國(guó)和巴西是世界上使用燃料酒精時(shí)間最長(zhǎng)，成效最好的國(guó)家。他們?nèi)剂暇凭a(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的70%以上。隨著各國(guó)不斷加大燃料酒精應(yīng)用的力度，帶動(dòng)了世界燃料酒精產(chǎn)量逐年攀升。到2005年，世界燃料酒精消費(fèi)總量已超過(guò)3236萬(wàn)噸，2006年為3503萬(wàn)噸，大約占到世界汽車(chē)燃料消費(fèi)總量的1%，最近幾年，由于石油價(jià)格的上漲，燃料乙醇的消費(fèi)增長(zhǎng)在提速。
 酒精汽油是用90%的普通汽油與10%的無(wú)水酒精混合而成，含氧量達(dá)35％，燃燒充分。在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)不進(jìn)行改造的情況下使用，動(dòng)力性能基本不變，排放的尾氣中一氧化碳和碳?xì)浠衔锲骄鶞p少30％以上，可有效降低有害尾氣的排放。由于酒精辛烷值高，蒸發(fā)潛熱大，可采用高壓縮比提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和動(dòng)力性。因車(chē)用酒精汽油燃燒徹底，能有效的消除火花塞、燃燒室、氣門(mén)、排氣管、消聲器等部位的積炭，可減少故障，延長(zhǎng)部件使用壽命。乙醇常溫下為液體，儲(chǔ)運(yùn)使用方便。燃料酒精的諸多優(yōu)點(diǎn)使人們對(duì)其予以高度關(guān)注，近年在國(guó)內(nèi)外獲得迅猛發(fā)展，國(guó)際產(chǎn)量迅速提升。
 目前燃料酒精的生產(chǎn)是用酵母或不動(dòng)桿菌以可發(fā)酵糖，如葡萄糖、蔗糖等為原料，在無(wú)氧條件下通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生酒精，然后經(jīng)過(guò)分離、分餾獲得。在國(guó)內(nèi)外主要是用玉米，經(jīng)過(guò)加工生產(chǎn)淀粉，再用 -淀粉酶和糖化酶水解，將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖，用作酒精生產(chǎn)原料；也可以直接使用蔗糖或糖蜜為原料進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)酒精，這兩種技術(shù)均已成熟。當(dāng)然，如果能夠?qū)⒗w維素及其他糖質(zhì)物質(zhì)水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，用于燃料酒精生產(chǎn)，其原料來(lái)源更豐富，但是目前將纖維素轉(zhuǎn)化為葡萄糖的技術(shù)還不成熟，還處于研究發(fā)展階段。除了燃料酒精，還發(fā)現(xiàn)丁醇是更好的燃料，丁醇與酒精相比，蒸汽壓力低，與汽油混和時(shí)對(duì)水的寬容度大，混合比例高，燃油效率和行駛里程高，無(wú)需對(duì)車(chē)輛進(jìn)行改造。而且丁醇生產(chǎn)與酒精生產(chǎn)工藝和原料相似，現(xiàn)有酒精生產(chǎn)設(shè)施經(jīng)過(guò)改造便可轉(zhuǎn)而生產(chǎn)丁醇。因此丁醇是更具有發(fā)展前途的生物燃料。
 美國(guó)是目前燃料酒精生產(chǎn)的第一大國(guó)，產(chǎn)量一直在平穩(wěn)增長(zhǎng)，尤其2006年后，產(chǎn)量急速擴(kuò)張，預(yù)計(jì)這種趨勢(shì)短期內(nèi)還將保持。2006年美國(guó)燃料酒精產(chǎn)量為1537萬(wàn)噸，2007年產(chǎn)量增加到1800萬(wàn)噸，根據(jù)美國(guó)可再生燃料協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到2008年美國(guó)燃料酒精產(chǎn)量將達(dá)到3835萬(wàn)噸（485.81億升）。另有2435萬(wàn)頓(308.47億升)酒精項(xiàng)目在建，兩者相加，共計(jì)4439萬(wàn)噸（562.35億升）。美國(guó)是世界第一玉米生產(chǎn)國(guó)，美國(guó)燃料酒精生產(chǎn)主要依靠其國(guó)內(nèi)豐富的玉米供應(yīng)，通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)和擴(kuò)大種植面積，美國(guó)玉米產(chǎn)量近年增長(zhǎng)迅速。但由于乙醇生產(chǎn)大量增加，消耗了大量的玉米。2006年美國(guó)有20%的玉米用于制造生物燃料，2008年達(dá)25%，而5年前僅為3%。因需求量大增，僅2007年玉米價(jià)格就上漲80%，使生產(chǎn)酒精的利潤(rùn)已大大低于預(yù)期，2008年美國(guó)國(guó)會(huì)提出限制燃料酒精的發(fā)展。
 巴西是世界上用酒精作汽車(chē)燃料最成功的國(guó)家，也是最為成熟的國(guó)家。早在1931年，巴西政府就頒布法令，規(guī)定在全國(guó)所有地區(qū)銷(xiāo)售的汽油必須添加2%-5%的無(wú)水酒精。雖然在1979年之前，有關(guān)法令并沒(méi)有被全面執(zhí)行，但乙醇汽油已經(jīng)逐漸被市場(chǎng)接受。經(jīng)近30年努力，巴西2007年度燃料酒精產(chǎn)量達(dá)到1768萬(wàn)噸，2008年將達(dá)到2100萬(wàn)噸，年增長(zhǎng)率達(dá)到18%。早在2002年巴西有50%的汽車(chē)使用燃料酒精，使用混合純?nèi)剂暇凭能?chē)輛超過(guò)1550萬(wàn)輛，完全用含水酒精作燃料的汽車(chē)達(dá)220萬(wàn)輛。2008年上半年巴西燃料酒精占汽車(chē)燃料消費(fèi)的17.5%。隨著酒精價(jià)格的下滑，燃料酒精的比重將增至20%。
 巴西自然條件優(yōu)越，甘蔗資源豐富，為以甘蔗為原料的燃料酒精生產(chǎn)奠定了雄厚基礎(chǔ)。1973年和1979年爆發(fā)的兩次石油危機(jī)給正在快速發(fā)展的巴西經(jīng)濟(jì)造成了沉重打擊，為實(shí)現(xiàn)能源自給，1975年巴西軍政府制定了加速發(fā)展以燃料酒精為重點(diǎn)的替代能源戰(zhàn)略，實(shí)施補(bǔ)貼、配額、統(tǒng)購(gòu)、價(jià)格干預(yù)等行政手段促進(jìn)了燃料酒精工業(yè)和應(yīng)用的發(fā)展。上個(gè)世紀(jì)80年代，民選政府上臺(tái)，世界原油價(jià)格下降，于是取消了對(duì)燃料酒精的優(yōu)惠政策，致使燃料酒精工業(yè)急劇萎縮，到1990年，巴西燃料酒精工業(yè)幾乎全部關(guān)閉。但是巴西的科學(xué)家并沒(méi)有停止進(jìn)行燃料酒精有關(guān)的研究，經(jīng)過(guò)十多年的努力，在綜合利用，抗蟲(chóng)、抗旱轉(zhuǎn)基因品種和酒精生產(chǎn)技術(shù)等方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，使甘蔗的產(chǎn)量從50噸/公頃提高到70噸/公頃，乙醇產(chǎn)量從1.76噸/公頃提高到4.4噸/公頃，成本從0.6美元/升降至0.2美元/升。到2003年，世界原油價(jià)格逐漸上漲，為巴西重新開(kāi)始燃料酒精生產(chǎn)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，燃料酒精工業(yè)在強(qiáng)有力的技術(shù)支持下迅速?gòu)?fù)蘇發(fā)展，到2006年燃料酒精產(chǎn)量達(dá)到1363萬(wàn)噸，除國(guó)內(nèi)使用，還出口240萬(wàn)噸。計(jì)劃到2013年燃料酒精產(chǎn)量將達(dá)到2800萬(wàn)噸，出口800萬(wàn)噸。燃料酒精工業(yè)的迅速發(fā)展，需要大量的原料，使其價(jià)格逐漸攀升，從而極大的刺激了農(nóng)民種植積極性，為了增加甘蔗種植面積和產(chǎn)量，開(kāi)始大量占用農(nóng)田，致使土地價(jià)格翻番，于是大量開(kāi)發(fā)熱帶雨林、草原和林地去種植甘蔗，而糧食、橙子和牧業(yè)飽受打擊，糧食作物減產(chǎn)，又造成農(nóng)副產(chǎn)品價(jià)格上漲。由于大量開(kāi)墾毀壞熱帶雨林、草原和林地，造成生態(tài)系統(tǒng)破壞。
 我國(guó)釀酒已有三千年歷史，現(xiàn)在是食用酒生產(chǎn)大國(guó)，而生產(chǎn)的酒精主要作為化工原料使用。上個(gè)世紀(jì)60年代，由于戰(zhàn)備和石油短缺，一度在部分地區(qū)將酒精作為汽油替代品使用，到90年代中期，我國(guó)從石油出口國(guó)變?yōu)檫M(jìn)口國(guó)，且進(jìn)口量快速增加，石油資源匱乏和能源安全問(wèn)題引起國(guó)家高度重視。改革開(kāi)放后，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)快速發(fā)展，糧食生產(chǎn)相對(duì)過(guò)剩，庫(kù)存增高，陳糧增加，國(guó)家在糧食生產(chǎn)和儲(chǔ)備方面的負(fù)擔(dān)日益加重，糧食價(jià)格逐年下滑，農(nóng)民收入增幅減緩。隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施的完善，我國(guó)汽車(chē)工業(yè)快速發(fā)展，汽車(chē)保有量逐年增加，尾氣排放日益嚴(yán)重（占空氣污染的60%），環(huán)境保護(hù)壓力日漸加大。為了統(tǒng)籌解決陳糧問(wèn)題和我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中存在的問(wèn)題，我國(guó)借鑒歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的成功經(jīng)驗(yàn)，有組織地進(jìn)行了燃料酒精和車(chē)用酒精汽油的研究和應(yīng)用。從2002年開(kāi)始建廠，利用陳糧生產(chǎn)燃料酒精，2004年我國(guó)生產(chǎn)燃料酒精82萬(wàn)噸，2005年達(dá)到125萬(wàn)噸，2006年增長(zhǎng)到133萬(wàn)噸，經(jīng)三年的大量消耗，庫(kù)存陳糧基本用完，為了繼續(xù)生產(chǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)向使用市售玉米，從2004年到2006年，燃料酒精產(chǎn)業(yè)的玉米消耗量從60萬(wàn)噸增加到400萬(wàn)噸。影響到我國(guó)玉米價(jià)格，也影響到以玉米為原料的其他工業(yè)和飼養(yǎng)業(yè)。為此國(guó)家發(fā)改委在2006年12月14日下發(fā)緊急通知，要求“堅(jiān)持非糧為主，積極穩(wěn)妥推動(dòng)生物燃料酒精產(chǎn)業(yè)發(fā)展”。之后國(guó)務(wù)院辦公廳于2007年5月29日又在通知中強(qiáng)調(diào)要“嚴(yán)格控制玉米深加工盲目發(fā)展。各地要停止新建、擴(kuò)建玉米深加工項(xiàng)目，并對(duì)在建項(xiàng)目進(jìn)行全面清理”。但是我國(guó)前兩年還是成立了50多家新的生物燃料公司生產(chǎn)生物柴油或燃料乙醇。由于非糧酒精生產(chǎn)技術(shù)不成熟，已建的工廠為了維持生產(chǎn)不得不仍然大規(guī)模使用玉米及其他糖類(lèi)和淀粉類(lèi)原料，直接導(dǎo)致糧食價(jià)和與糧有關(guān)的產(chǎn)品價(jià)格迅速上漲。
 我國(guó)2005年至2006年度玉米產(chǎn)量達(dá)1.3936億噸，需求量為1.4073億噸；2006年至2007年度，我國(guó)玉米產(chǎn)量將為1.43億噸，而需求為1.45億噸。2008年至2009年度玉米產(chǎn)量預(yù)計(jì)為1.53到1.56億噸，增長(zhǎng)約2.42%，但是依然供不應(yīng)求。玉米不僅是我們的糧食，養(yǎng)殖業(yè)的飼料，也是重要的工業(yè)原料，如果將大量的玉米轉(zhuǎn)化為汽車(chē)燃料，會(huì)直接影響到這些產(chǎn)業(yè)，甚至于我們的生活。因此，在我國(guó)以糧食為原料生產(chǎn)燃料酒精不符合我國(guó)國(guó)情。
 據(jù)有人統(tǒng)計(jì)即使將全球的玉米和大豆全部用來(lái)生產(chǎn)燃料酒精和生物柴油，也只能取代石油市場(chǎng)21%的份額，依然解決不了全球能源問(wèn)題。2008年的世界糧食危機(jī)提醒人們，我們的世界不是糧食過(guò)剩，而是不夠。我們的耕地還不足以生產(chǎn)出滿(mǎn)足全世界的糧食需求，世界上還有十億人在為糧食不足而忍饑挨餓。因此我們沒(méi)有理由為了汽車(chē)而不吃飯。