纖維素乙醇可為汽車燃料 高昂成本需解決
2014年5月30日，使用農(nóng)作物（如玉米、甘蔗等）生產(chǎn)乙醇作為生物燃料的技術(shù)已經(jīng)在世界各地獲得了大量的消極反饋信息。人們發(fā)現(xiàn)，為了生產(chǎn)這種燃料，以玉米為代表的糧食出現(xiàn)了價(jià)格上漲的問題。需要指出的是，全球有大量人口把玉米作為日常使用的糧食。
在商業(yè)規(guī)模上使用乙醇作為汽車燃料的歷史可追溯至1975年，當(dāng)時(shí)巴西政府大力推行“巴西乙醇計(jì)劃”，使用甘蔗的糖分生產(chǎn)乙醇燃料。在1990年，美國政府開始廣泛推廣使用玉米生產(chǎn)乙醇的技術(shù)，早在那時(shí)，美國就已經(jīng)有22個(gè)州的市面上可以買到使用汽油-乙醇混合燃料的汽車，受到政策的推動性影響，在那一年，美國共生產(chǎn)了34億升乙醇。而在2013年，美國已成為全球最大的乙醇生產(chǎn)國，其年產(chǎn)量高達(dá)133億加侖（約合504億升），并且全美共有約200個(gè)乙醇生產(chǎn)廠；而巴西則以63億加侖（約合243億升）的產(chǎn)量位列第二。需要注意的是，目前乙醇的全球日產(chǎn)量約為187萬桶。
乙醇燃料需求量的增長有多重原因，其中既包括環(huán)境因素也包括能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的因素。在環(huán)境因素中，最重要的就是各種交通工具使用化石燃料時(shí)排放的大量有害氣體對全球氣候產(chǎn)生了顯著的影響，導(dǎo)致全球變暖問題日益嚴(yán)重；而能源結(jié)構(gòu)調(diào)整因素指的則是目前已經(jīng)出現(xiàn)在美國與部分歐洲國家的、對化石燃料的依賴度下降并大力支持可再生能源研究的總體趨勢。
在可再生能源的研究中，通過生物發(fā)酵過程獲取的乙醇已經(jīng)成為了目前重要的生物能源。
在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，乙醇和石油被以精確的比例進(jìn)行混合從而得到不同類型的特殊汽車燃料。在乙醇與汽油按1:9的比例混合時(shí)，普通汽車可以直接使用這種燃料，其發(fā)動機(jī)不需要進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)（這種燃料的代號為E10）；而當(dāng)乙醇在燃料中的比例達(dá)到85%時(shí)，汽車的發(fā)動機(jī)必須進(jìn)行特別的設(shè)計(jì)才能夠使用這種燃料。
農(nóng)業(yè)廢料和生物燃料的生產(chǎn)
在美國堪薩斯州，一座使用農(nóng)業(yè)廢料生產(chǎn)乙醇的新型工廠已經(jīng)完工，而該工廠被業(yè)內(nèi)人士視為最重要該類的工廠之一。據(jù)悉，該工廠將從六月起正式投產(chǎn)，并將使用作物葉片、稻殼和玉米秸稈等農(nóng)業(yè)肥料以及木材和草等植物廢物生產(chǎn)乙醇。
通過上述方法生產(chǎn)的燃料被稱為纖維素乙醇或第二代生物燃料。在起始階段，此類燃料獲得了來自各方的大力支持。這是因?yàn)榭茖W(xué)家們預(yù)計(jì)，此類燃料不僅有助于減少溫室氣體排放量、降低交通工具對化石燃料的依賴，而且可以讓農(nóng)民通過出售農(nóng)業(yè)廢料提高收入水平，并能夠降低玉米的使用量、使原本用作乙醇成產(chǎn)原料的玉米成為人們口中的食物。
科學(xué)家們曾預(yù)計(jì)纖維素乙醇將于2010進(jìn)入商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，但由于缺乏投資、技術(shù)方案無法解決該燃料生產(chǎn)過程中的問題，纖維素乙醇的發(fā)展一度陷入困境，完全沒有達(dá)到科學(xué)家們的預(yù)期。
把農(nóng)業(yè)廢料轉(zhuǎn)化成乙醇的處理過程非常困難，與玉米不同的是，農(nóng)業(yè)廢料的轉(zhuǎn)化需要經(jīng)歷復(fù)雜的化學(xué)處理流程。為了產(chǎn)生可以用來發(fā)酵的糖類，操作人員需要粉碎農(nóng)業(yè)廢料中的纖維素、木質(zhì)素等成分的分子，這就需要對農(nóng)業(yè)廢料首先進(jìn)行研磨處理與酸處理，然后加入酶與酵素。而對于不同的原料，選擇適當(dāng)?shù)慕退匾卜浅Ｖ匾?/p>
當(dāng)前價(jià)格高昂
盡管人們?nèi)匀豢春美w維素乙醇的前景，并且該燃料可幫助人類降低全球食品價(jià)格，但是由于生產(chǎn)過程復(fù)雜、成本高昂，纖維素乙醇正面臨著融資問題。
與汽油相比，纖維素乙醇燃燒時(shí)產(chǎn)生的溫室氣體減少了60%。但一個(gè)不爭的事實(shí)是，纖維素乙醇生產(chǎn)廠的建造成本高達(dá)玉米乙醇生產(chǎn)廠的兩倍，并且纖維素乙醇的化學(xué)處理過程繁復(fù)、還需要使用酶進(jìn)行進(jìn)一步處理。在最終的產(chǎn)品方面，玉米乙醇的價(jià)格略低于石油，而纖維素乙醇的價(jià)格則是這三者之中最高的，這也直接導(dǎo)致了該產(chǎn)業(yè)投資者數(shù)量的下降。
然而，纖維素乙醇的前景仍然是樂觀的。研究人員正在進(jìn)行多項(xiàng)有關(guān)纖維素乙醇生產(chǎn)的技術(shù)改良研究，其中包括可以將各種類型的纖維素廢料轉(zhuǎn)化為乙醇的新型活性酶，以及使用熱能與機(jī)械途徑分解纖維素的新方法。
目前，相關(guān)研究已經(jīng)得到了歐盟的支持，歐盟將通過這些研究成果確？稍偕茉丛2020年時(shí)占交通工具能源市場的10%。此外，美國已經(jīng)開設(shè)多家纖維素乙醇生產(chǎn)廠，這也鼓勵(lì)了其他企業(yè)對利用廢棄物制造能源進(jìn)行研究，并對其生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行投資。
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