如今,這一夢(mèng)想已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)記者從山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院獲悉,由該院院長(zhǎng)、微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)微生物學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)曲音波教授領(lǐng)銜完成的“玉米芯廢渣制備纖維素乙醇技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目不但突破了諸多技術(shù)瓶頸,而且率先在國(guó)際上建成了用玉米芯年產(chǎn)3000噸纖維素乙醇的中試生產(chǎn)裝置和萬(wàn)噸級(jí)的生產(chǎn)示范裝置,使生產(chǎn)成本接近了糧食乙醇生產(chǎn)水平。
“生物煉制”破解高成本難題
在曲音波看來(lái),目前國(guó)內(nèi)外多數(shù)研究單位和企業(yè)都只試圖以秸稈等原料單純生產(chǎn)燃料乙醇一種產(chǎn)品,使得原料、預(yù)處理所占的成本在總成本中的比例過高,而原料中的各種成分未能被充分利用,最終價(jià)值也沒有最大化,這是纖維素乙醇工藝尚未能產(chǎn)業(yè)化的主要原因之一。在中試研究中,每噸纖維素乙醇的秸稈消耗都在6噸以上,生產(chǎn)成本大多在8000元/噸以上,明顯高于當(dāng)前糧食乙醇的成本。因此,亟須引入新的研究思路和技術(shù),而“生物煉制”概念的引進(jìn)和實(shí)踐則是解決上述矛盾的根本途徑之一。他認(rèn)為,木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)可以通過精煉的方式轉(zhuǎn)化成食品、飼料、化學(xué)品、材料和燃料等多種產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)原料充分利用、產(chǎn)品價(jià)值最大化和土地利用效率最大化。
為此,曲音波等人提出了利用玉米芯木糖加工廢渣生產(chǎn)纖維素酶和燃料乙醇的新技術(shù)路線。新工藝?yán)媚咎谴肌⒌途勰咎堑雀吒郊又诞a(chǎn)品的生產(chǎn)過程,成功地將玉米芯中纖維素、半纖維素、木素相互束縛的堅(jiān)固結(jié)構(gòu)變得松散,既可將原料和預(yù)處理成本轉(zhuǎn)移到高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)成本中去,又在保障預(yù)處理效果的前提下,為下一步的酶解工藝提供了易酶解的原料,提高了纖維素乙醇生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。
同時(shí),通過在預(yù)處理階段將玉米芯的半纖維素部分轉(zhuǎn)化為低聚木糖、木糖醇等高附加值產(chǎn)品,也避開了生物質(zhì)資源中的半纖維素部分轉(zhuǎn)化乙醇效率低的難題。剩余的纖維素木糖渣不但可以生產(chǎn)乙醇等較高值的化工產(chǎn)品,其殘?jiān)€可以制成木素產(chǎn)品,發(fā)酵廢液甚至可以進(jìn)行沼氣發(fā)電,從而形成了產(chǎn)品多元化的合理產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。不僅如此,以木糖渣作為主要培養(yǎng)基成分就地生產(chǎn)出的粗纖維素酶發(fā)酵液,避開了酶制劑加工、運(yùn)輸?shù)妮^大成本增加,大幅度降低了纖維素乙醇生產(chǎn)的用酶成本,可謂“吃干榨盡”。
另外值得一提的是,在新工藝中,曲音波等人通過采用基因組重組、pH分段控制等新技術(shù),克服了由于木糖渣作為新工業(yè)原料而帶來(lái)的培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分欠缺、產(chǎn)品乙醇濃度低等一系列技術(shù)難題,集成發(fā)明了成套生產(chǎn)工藝技術(shù)。
引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)化新潮流
在這些技術(shù)發(fā)明的基礎(chǔ)上,山東龍力公司率先在國(guó)際上建成了用玉米芯年產(chǎn)3000噸纖維素乙醇的中試生產(chǎn)裝置和萬(wàn)噸級(jí)的生產(chǎn)示范裝置,并實(shí)現(xiàn)了新工藝在較大規(guī)模上的試生產(chǎn)。最近,山東龍力公司5萬(wàn)噸/年纖維燃料乙醇項(xiàng)目成功地獲得了國(guó)家發(fā)展改革委核準(zhǔn),成為國(guó)內(nèi)首家獲得國(guó)家正式批準(zhǔn)的纖維素乙醇生產(chǎn)廠。
據(jù)了解,木質(zhì)纖維素生物煉制新技術(shù)一經(jīng)提出,就迅速擴(kuò)展開來(lái)。濟(jì)南圣泉集團(tuán)開發(fā)出的新能源、新材料一體化(糠醛-乙醇-木素發(fā)電聯(lián)產(chǎn))工藝已完成工業(yè)規(guī)模裝置的建設(shè),即將進(jìn)入生產(chǎn)調(diào)試階段。中科院工程研究所等科研單位與吉林省松原市吉安生化丁醇有限公司等企業(yè)合作完成了“秸稈半纖維素發(fā)酵丁醇及其綜合利用技術(shù)與示范”項(xiàng)目,開發(fā)出的用玉米秸稈生物煉制聯(lián)產(chǎn)丁醇-纖維素衍生物-多元醇技術(shù)也已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。
曲音波表示,他的最終目標(biāo)是希望能夠?qū)崿F(xiàn)生物質(zhì)原料(淀粉、糖類、纖維素、木素等)的全部利用,產(chǎn)品(燃料、大宗化學(xué)品和精細(xì)化學(xué)品、藥品、飼料、塑料等)的多元化,形成生物質(zhì)煉制巨型行業(yè),部分替代不可再生的一次性礦產(chǎn)資源,為以碳水化合物為基礎(chǔ)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展作出較大的貢獻(xiàn)
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