王正忠 偶正濤 王一娟 蔡玉高
經濟參考報記者獨家調查,中國開發農作物替代石油產品條件基本成熟——
石油緊缺和價格高啟迫使中國的研究機構和企業研究開發石油替代品。在國際原油價格日前再上55美元之際,記者採訪安徽豐原集團和生物化工權威專家獲悉,安徽豐原集團等中國企業已基本掌握利用農作物精深加工全線替代石油產品的關鍵技術,該企業生產的燃料酒精、乙烯、聚乳酸等產品均已進入市場並獲得良好效益。專家認為,利用我國現有的農作物進行加工轉化,可以再造一個大慶。
企業:初步掌握農作物加工替代石油產品的關鍵技術
石油與糧食、薯類、作物秸杆及其它農作物的共同點是,它們均為碳、氫化合物。利用生物化工技術,將糧食等澱粉質原料進行發酵、分離的過程,即通過培養特殊的細菌,用細菌「吃」掉原料,細菌產生排洩物,再通過物理、化學手段將細菌的「排洩物」分別提取,就得到了酒精、味精、檸檬酸、乳酸、乙酯、乙烯等等。
發達國家早在上世紀60年代就開始利用糧食、甘蔗杆等高能植物製造燃料酒精、生物柴油等。化工基礎原料乙烯最早也是用糧食生產。但成本與環保成為這個具有巨大潛力行業發展制約因素。反映到工業流程中,關鍵就是發酵與分離水平,作為生物化工產業的前端與後端,發酵決定產品能否實現高回收率,分離決定轉化過程中可提取哪些產品、可否全部提取及對環境的影響。我國以農作物為原料的生物化工,如檸檬酸、味精、造紙等,汙染排放一度佔中國大江大河汙染入河量的70%,到2004年底仍在50%以上。
安徽豐原集團引進高技術革新傳統工藝,搭建起具有世界先進水平的發酵與分離平臺。使利用農作物加工轉化替代石油產品成為可能。
全國人大代表、豐原集團董事長李榮傑在接受經濟參考報記者採訪時說,豐原集團現有直接替代石油產品的兩大生產基地:一是蚌埠廠區年產42萬噸燃料酒精生產裝置其中32萬噸是在建工程,今年晚些時候可以投產。二是宿州廠區年產2萬噸的乙烯裝置,已經批量生產。
記者進一步了解到,豐原「替代產品」分四大系列:
其一,燃料酒精,直接混合到汽油中使用。全國已有6個省開始銷售添加燃料酒精的汽油,今年還將逐步擴大。豐原產品將保證供應華東、華南地區。東北、河南等地還有其它企業參與生產;
其二,豐原與比利時格拉特公司合作,在蚌埠建成用玉米作原料生產L乳酸的生產線,年產3萬噸。產品主要出口歐洲。L乳酸是生產可降解塑料的基本材料,還可替代石油化工的化纖聚酯等。該生產技術目前除豐原外,僅美國與荷蘭一合作企業掌握;
其三,宿州乙烯廠主要生產乙烯及其下遊產品,廣泛應於電子、紡織、汽車、家電等行業;
其四,用玉米、薯類、甘蔗、稻米等澱粉質原料生產聚乳酸、聚酯,替代石油生產的PET聚酯成為紡織品原料。添加到油漆中作為無毒溶劑等。該項目在豐原完成中試,已生產出試驗產品。
專家:中國開發農作物替代石油產品條件基本成熟
農作物深加工替代石油產品科學的說法應該叫生物能源。在技術、工藝奠定基礎之後,大規模利用農作物生產轉化石油替代產品,有無原材料保證成為關鍵。科技部中國生物技術發展中心、北京農業大學國家糧食安全研究中心等機構和有關專家調查顯示,利用我國現有的農作物進行深加工,即可「再造一個大慶」。
中國生物技術研究中心2005年元月中旬專門組織專家組就生物能源進行調查。中心主任王宏廣認為,生物能源替代日漸枯竭的石化能源是必然趨勢。遲做不如早做,早做可以化被動為主動。
「我們做過深入調查,如果把全國現有的陳化糧、富餘的農作物產品,拿來加工石油替代品,相當於再造一個大慶。」王宏廣說,現在農村年產6億噸作物秸杆,基本廢棄,收穫季節狼煙四起,城鄉汙染嚴重。完善技術、工藝後,能夠變成相當於1.2億噸糧食的澱粉質原料,可加工成5000萬噸至7000萬噸燃料酒精;如果再定點種植轉基因作物,提高產量,專門用於加工石油替代品,前景將更為可觀。另外,我國還有數億畝荒漠、灘涂,南方亞熱帶地區有10億畝草山、草場,大西北還有更為廣闊的乾旱地區,只要有加工渠道、穩定市場需求,完全可能用來發展相關農作物。」
從1997年開始關注豐原集團技術、認為其可以形成替代石化能源並迅速形成巨大產業的清華大學教授、原清華大學生物研究中心主任曹竹安教授告訴記者:「我國加工替代石油產品的農作物、薯類植物來源非常豐富,潛力巨大。早在『七五』、『八五』時期,國家有關部委、高校就組織科學家研究、攻關,尋找到很多取之不盡、用之不竭的植物種質。如有穩定的市場,推廣種植條件相當成熟。」曹教授列舉洋生薑為例說明:學名菊芋,我國南北方農民都有小規模種植。這種多年生草本植物,在貧脊的土地上,鹽鹼地、灘涂都可以長得很好。一次種下,自然生長。每年挖取其塊莖即可,第二年還會自己生發。畝產量可達萬斤。糖的含量超過甘蔗30%,甜度是蔗糖的一倍。「這在10年前就有研究結論,只是沒有找準大的市場,研究成果無法推廣」。曹教授強調:「我國類似可利用的生物資源還多得很,9億農民發展可再生的生物能源,原材料不愁。解決大工業利用、規模加工才是關鍵。」
市場:高油價時代控制成本生產替代石油產品有利可圖
開發農作物替代石油產品並不是無條件的。豐原集團經過長期研究和市場跟蹤得出結論,認為國際原油價格不低於30美元每桶、玉米價格不高於1400元人民幣每噸,用糧食加工品替代石油產品才有利可圖。
記者在豐原集團採訪了解到,豐原集團蚌埠廠區年產42萬噸燃料酒精生產裝置,工程總投資10億元,兩噸玉米可生產一噸酒精,同時有30%的酵母、飼料等產出。按目前酒精的市場價格,每噸利潤高達500元。豐原集團宿州廠區年產2萬噸的乙烯裝置,總投資3億元,現在生產的產品是乙烯加工品環氧乙烷,5噸玉米可轉化為一噸產品,噸產品毛利高達6000元,市場供不應求。
中國工程院院士、南京工業大學校長歐陽平凱教授對豐原的糧食乙烯生產裝置測算後得出結論:如果建設30萬噸乙烯生產廠,以石油為原料需要投入45億元,以糧食為原料的生產裝置只需要15億元。
專家們認為,中國企業的投資願望強烈,加上政府扶持,以生物質能加工替代石油產品,很快會形成一個產業。
趨勢:發展生物能源一舉多得規律使然
近年來,隨著石油價格的高漲,發展生物能源的呼聲在全球不斷升溫。美國2002年提出,未來20年內,生物燃料將取代化石燃料的25%;巴西有數百萬燃燒燃料酒精的汽車,甘蔗年生產乙醇1500萬噸,全面覆蓋汽車用燃料並大量出口美國。
農作物是可再生資源,開發農作物替代石油產品一舉多得。李榮傑說,該產業一旦建立即開闢了一個大量收購農作物的渠道,並且是一個相對穩定的渠道,從而為糧食持續增產提供了空間,減少糧食產銷的市場波動,緩解賣糧難,提高農民種糧和其他農作物的積極性,增加農民的收入。
歐陽平凱教授說,開發農作物替代石油產品對推動農業產業化,農村地區城市化都有非常重要的作用。歐陽平凱等專家說,該產業的建立將對我國能源安全建設發揮重要作用。
大量加工農作物特別是糧食替代石油產品會不會對糧食安全構成威脅?多數專家和企業家認為不會。中國發酵工業協會調查表明,我國在目前農業生產水平上,年產糧食穩定在4.5億噸以上。用於平衡貿易、調劑餘缺進口3000萬噸。除保證食用外,可供加工轉化約為1億噸。2004年通過新型發酵工業實際加工轉化的僅約2000萬噸。
李榮傑提出:現階段可用2000萬噸玉米生產乙醇,替代1000萬噸汽油;用3000萬噸玉米即可生產550萬噸乙烯,相當於目前中石化、中石油兩個公司的生產能力的總和。「現在我國每年產生大量陳化糧,另有8000萬噸糧食直接加工飼料。完全可以拿出相當數量的糧食加工替代3000至4000萬噸石油進口。轉化過程中還可以產生2400萬噸飼料。再加上南方的蔗秸、西部的土豆等澱粉質生物資源,替代5000至7000萬噸石油進口很有可能。這相當或略高於大慶的石油年產量。」
專家們呼籲,國際油價居高不下,在技術、原料暫不存在制約的情況下,正是我國發展生物能源的最佳時機,中國應該抓住這一機遇,國家有關部門應該對科研機構和企業給予資金和政策等方面的支持,儘快建立起生物能源加工轉化替代石油產品這一新興產業。
背景資料:
石油與生物能源
國際上最新估算,地球上石油進入枯竭期最多可以延長到百年。中國是石油資源相對貧乏的國家,專家測算石油穩定供給不會超過20年。2004年中國全年進口原油1.23億噸,同比增長34.8%;進口成品油3788萬噸,增長34.1%。佔國家石油總供給量40%以上。預計2005年我國石油進口依存度有可能上升到50%。
根據國家海關總署提供的資料,我國由1993年變為石油淨進口國,並以年遞增6.66%的速度增加進口量。2004年由於國內社會經濟高速發展,進口量突增三成多。到2010年,我國石油消費總量將達4億噸。而國內生產能力僅為1.6億噸到1.7億噸。
生物能源主要指利用澱粉質生物,如糧食、薯類、作物秸杆等,加工成乙醇(燃料酒精)、生物柴油、生物制氫等,直接作為動力來源;生物能源在國內外都有數十年的研究歷史,部分產品有相對成熟的技術和工藝。只是石油一度下降到1美元1桶,才使得這項革命性的產業未能及時現身。
現在美國杜邦、加吉等公司,都在致力於這方面的研究。杜邦公司生物能源比重已佔到10%。美國51個州中有46個用糧食加工品替代汽車使用。糧食酒精的裝置總量達840萬噸。美國在1999年還建成一條用作物秸杆等纖維質原料加工轉化乙醇的生產線;法國已開始用生物質能替代石油,到2007年,可減少石油進口約1100萬噸。歐盟目前生物柴油年產量已達300萬噸;巴西是汽車大國,純乙醇汽車達上百萬輛。汽車改用乙醇技術成熟,沒有汙染,純乙醇汽車,發動機也不需要作大的改動。
根據科學家的估算,全球每年產生的生物質能的儲量為1800億噸,是取之不盡、用之不竭的資源。
短 評:
用科技和市場合力應對能源危機
能源緊缺已經是世界各國面臨的普遍難題,中國尤為如此。為了可持續發展,人們將目光紛紛投向了生物能源、太陽能、風能、核能等。但不管利用哪種能源,都離不開科技的進步。而科技要真正發揮作用,又必須依賴有效的市場。因此,用科技和市場的合力是解決能源危機的關鍵所在。
科技的力量不言而喻,人類歷史上發生的幾次技術革命足以說明。特別是在19世紀中期,人們本以為科技發展已經走到了盡頭,但隨之而來的電磁學和熱力學發展,徹底打破了當時人們保守的想法,也改變了人們的生活方式。
有科學家表示,科技的發展沒有盡頭,而每一次重大科技突破都是「衝」著人類發展面臨的難題而來的。21世紀,人類遇到了前所未有的挑戰:資源消耗的加速以及由此引起的環境惡化成為日益迫切的全球性問題。為此,許多國家從上世紀就開始著手尋求替代能源,並為之制訂了詳細的發展規劃。其中,生物能源的開發成了他們發展的重中之重,目前,人類對生物能源技術的研究已經取得初步成效。
科技的發展會極大地促進市場的繁榮,科技的發展也必須以市場為導向。缺乏有效的市場,科學技術就不能轉化為生產力,甚至會朝錯誤的方向發展。因此,在掌握技術的前提下,如何運用科技和市場的合力是我國目前必須解決的問題。
中國科學院院士謝聯輝表示,人們完全可以勾勒出未來的圖景:二氧化碳、陽光——農作物——乙醇燃料、生物柴油、乙烯等化工材料——二氧化碳。這才是真正的循環經濟。
( 責任編輯:馬芳 )