新興的生物能源行業(yè)是個(gè)多技術(shù)并舉的領(lǐng)域。觀察近日啟動(dòng)的國家“863”項(xiàng)目不難發(fā)現(xiàn)，為尋找新一代的生物能源的原料，專家們正在從多途徑進(jìn)行探索。

纖維素類能源植物似乎是頗具前景的生物質(zhì)原料。近日，中國科學(xué)院廣州能源所承擔(dān)的國家“863”項(xiàng)目“纖維素類生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化利用技術(shù)”之“能源草高效制備生物天然氣關(guān)鍵技術(shù)研究”和“生物質(zhì)水相催化合成生物航空燃油”課題啟動(dòng)。

“生物燃?xì)夤こ淌菄抑攸c(diǎn)發(fā)展和推廣應(yīng)用的技術(shù)，生物航空燃油是目前國際國內(nèi)在高品質(zhì)先進(jìn)液體燃料領(lǐng)域發(fā)展的重要方向，符合國際上對(duì)航空碳排放減排的需求。”課題負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院廣州能源所可再生能源與天然氣水合物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王鐵軍對(duì)《中國科學(xué)報(bào)》記者表示。

利用纖維素類能源植物制造生物天然氣和生物航空燃油，這一前景十分可觀。但技術(shù)能否走出實(shí)驗(yàn)室，達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)，仍需要開展大量的工作。

原料瓶頸

從化學(xué)成分上，能源植物包括兩類。一類是富含碳水化合物的能源植物，包括含糖類、含淀粉類和含纖維類能源植物，利用這些植物做生產(chǎn)原料可得到燃料乙醇和燃?xì)?；一類是富含油脂的能源植物，如油菜、向日葵、麻風(fēng)樹、油楠等，可直接產(chǎn)生接近石油成分的燃料。

生物航空燃油之前的研發(fā)利用到了富含油脂的能源植物。

但是，科學(xué)家從玉米、大豆、甘蔗等農(nóng)作物中提取生物燃油時(shí)，得到的生物柴油和乙醇性能未能達(dá)到航空燃油所需的性能標(biāo)準(zhǔn)，無法用于商業(yè)飛行。

“由于原料來源有限，種植需要大量的土地，產(chǎn)率低、油脂收集提取成本高也限制了生物航空燃油的發(fā)展。”王鐵軍說，“同時(shí)，制備生物天然氣依賴大型養(yǎng)殖場，通過將動(dòng)植物的糞便發(fā)酵來獲得生物燃?xì)狻?rdquo;

王鐵軍再三強(qiáng)調(diào)，“生物天然氣要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，原料上也有局限性，因?yàn)樗ǔ：痛笮偷酿B(yǎng)殖場綁定在一起”。

天然的能源型植物資源

“如果種植纖維素類的能源草，應(yīng)該可以解決問題。能源草耐得住惡劣的氣候條件，又能在邊際土壤地區(qū)種植，擺脫了對(duì)大型畜牧場的依賴，可以達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模。”王鐵軍提出了解決辦法。

“我們承擔(dān)的兩項(xiàng)課題的共同點(diǎn)在于如何突破生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)面臨的原料瓶頸問題，即如何利用廉價(jià)而豐富的原料來生產(chǎn)高端燃料。生物天然氣和生物航空燃油原來分別依賴動(dòng)物的養(yǎng)殖和油脂作物的種植。”王鐵軍補(bǔ)充道，“這兩者都無法解決產(chǎn)業(yè)化的原料需求問題，但纖維素能解決，收割糧食之后剩下來的材料都可以用來生產(chǎn)交通領(lǐng)域液體類的高品質(zhì)燃料。”

纖維素類能源草就是一類重要的能源植物資源。柳枝稷、荻、蘆竹是3種理想的纖維素類能源草代表，它們皆為多年生的高大草本植物，植株高大，生長迅速，生物質(zhì)產(chǎn)量高，適應(yīng)性極強(qiáng)，能夠在較為貧瘠的土地上正常生長，且均屬于非糧能源作物。

在我國，基于豐富的邊際土地資源開展纖維素類能源草的規(guī)?；N植與應(yīng)用，發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)“不與民爭糧，不與糧爭地”。

同時(shí)，不僅是能源草，林業(yè)、農(nóng)業(yè)的剩余秸稈等其他纖維素類能源植物都可以成為原料來源。

產(chǎn)業(yè)化過程很漫長

原料問題看似可以解決，但兩項(xiàng)技術(shù)還面臨著其他難題。

“能源草在產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣效率方面必須取得突破和提高。”王鐵軍表示，目前國際上并沒有大范圍使用生物航空燃油。我們國家也用生物燃油試飛過，但這些燃油都不是從纖維素類能源植物提煉得來的。纖維素生產(chǎn)航空燃油仍是一個(gè)前端的技術(shù)，目前在國際上處于試生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)攻關(guān)的階段，連試用都沒有。同時(shí)，整個(gè)生物質(zhì)水相催化生產(chǎn)生物航空燃油的工藝需要集成和優(yōu)化，催化劑的性能和壽命都需要提高。

技術(shù)難題尚未解決，那通過纖維素類能源植物制造生物天然氣和生物航空燃油是否就不具備產(chǎn)業(yè)化前景了呢？

北京市農(nóng)林科學(xué)院北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心一位不愿透露姓名的研究員對(duì)本報(bào)記者表示，“至少要200年才談得上產(chǎn)業(yè)化”。

實(shí)際上，上述兩項(xiàng)課題屬于國家的“863”項(xiàng)目，具備產(chǎn)業(yè)化前景是國家立項(xiàng)的根本要求。王鐵軍強(qiáng)調(diào)，要想實(shí)行產(chǎn)業(yè)化，必須具備三個(gè)條件。一是轉(zhuǎn)化效率要高；二是相關(guān)的技術(shù)要比較成熟、穩(wěn)定可靠；三是經(jīng)濟(jì)性要與目前的能源市場有所競爭，至少要持平。