科技名词定义

中文名称：纤维乙醇

英文名称：Cellulosic bioethanol

定义：由木屑、秸秆或其他植物而制造出的生物乙醇

纤维乙醇，是用秸秆、农作物壳皮茎秆、树叶、落叶、林业边角余料和城乡有机垃圾等纤维为原料生产的燃料乙醇，可加入汽油中的品质改善剂、增氧剂，可作为一种优良的燃油品质改善剂被广泛使用。乙醇以一定的比例添加到汽油中形成车用乙醇汽油，在使用过程中，可显著降低汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物排放量，是目前改善大气环境的有效途径之一；并可实现CO2的自身平衡，不增加温室气体排放，实现人与自然的和谐发展，改善人类的生存环境质量。

工艺原理及路线：自然界把纤维素赋予植物作为主要骨架结构，这种由葡萄糖分子紧密咬合并层层叠加的“脚手架”，为植物提供了抵抗重力和生物降解的支撑性架构。半纤维素结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，木质素形成交织网来硬化细胞壁，形成了极为坚固的木质纤维素结构。为了释放木质纤维素里的能量，科学家必须先破坏进化赋予植物的这种异常稳定的结构。一般来说，这种“解封”过程先要将固体生物质解构成聚合度更低的小分子物质，随后将它们转化成燃料。一般采用控温方式进行这种操作。低温（50℃～200℃）情况下，生物质裂解产生的单糖可以被发酵成乙醇或其他形式的燃料。

在目前的纤维素乙醇产业化探索中常采用酸水解和酶水解两条不同的技术路线来实现木质纤维素的降解。

在酸水解工艺中，可以使用盐酸或硫酸，按照使用酸的浓度不同可以进一步分为浓酸水解和稀酸水解。法国早在1856 年即开始进行了浓硫酸水解法进行乙醇生产，浓酸水解过程为单相水解反应,纤维素在浓酸作用下首先溶解,然后在溶液中进行水解反应。浓酸能够迅速溶解纤维素,但并不是发生了水解反应。浓酸处理后成为纤维素糊精,变得易于水解(纤维素经浓酸溶液生成单糖,由于水分不足,浓酸吸收水分,单糖又生成为多糖,但这时的多糖不同于纤维素,它比纤维素易于解) ,但水解在浓酸中进行得很慢,一般是在浓酸处理之后再与酸分离,使用稀酸进行水解。

稀酸水解木质纤维素的技术可谓历史悠久，1898年德国人就尝试以林业生产的废弃物为原料生产乙醇，并建立了工业化规模的装置，每吨生物量可以生产50 加仑的乙醇。与浓酸水解的工艺路线相比，稀酸水解需要在比较高的温度下进行，才能使半纤维素和纤维素完全水解。稀酸水解木质纤维素通常采用二级水解的工艺方案：第一级水解反应器的温度相对第二级来说略低一些，比较容易水解的半纤维素可以降解；第二级反应器主要降解难降解的纤维素，水解后剩余的残渣主要是木质素，水解液中和后送入发酵罐进行发酵

同植物纤维酸法水解工艺相比,酶法水解具有反应条件温和、不生成有毒降解产物、糖得率高和设备投资低等优点。而妨碍木质纤维素资源酶法生物转化技术实用化的主要障碍之一,是纤维素酶的生产效率低、成本较高。目前使用的纤维素酶的比活力较低,单位原料用酶量很大,酶解效率低,产酶和酶解技术都需要改进。为了满足竞争的需要，生产每加仑乙醇的纤维素酶的成本应该不超过7 美分。但在目前产酶技术条件下,生产1加仑乙醇需用纤维素酶的生产费用约为30～50 美分。

有关部门介绍，国内目前生产乙醇主要是以粮食为原料，但随着燃料乙醇作为替代能源需求量的不断攀升，各界有关粮食安全的争论日趋激烈，寻找理想的替代原料成了研究的焦点。2006年8月，我国首条纤维乙醇生产线——天冠集团3000吨级纤维乙醇项目，在镇平开发区开工奠基。

这一项目打破了过去单纯以粮食类原料生产乙醇的历史，使利用秸秆类纤维质原料生产乙醇成为现实。这不仅使秸秆类废物得到科学利用，而且能为国家节约大量粮食。

2008年5月29日，经合组织与联合国粮农组织在其发表的一份报告中称，到2017年，全世界的乙醇产量将是2007年的2倍，达到1250亿升。该报告还指出，政策上的支持，油价的攀升，都会强烈影响未来对生物燃料的需求。而这种上升趋势将导致全球粮食价格的继续攀升和减小粮食在食物和饲料中的使 用率。

那么，在未来10年，以家用和农林废料为原料的第二代生物燃料究竟能不能取代粮食乙醇，实现大规模的商业生产呢？

很多专家估测，由于玉米乙醇的生产将占用更多耕地，并与粮食需求相竞争，其发展势必受到限制。纤维素乙醇的吸引力在于其原料包括作物秸秆、野草、废木料和家用废料，将这些又便宜又丰富的东西，转化为乙醇所需要的燃料比较少，因此它比生产玉米乙醇的过程所释放的温室气体要少。此外，一定面积的野 草或其他作物可以比玉米多生产约两倍的乙醇，因为这些植物的秸秆和种子都可以利用，而不是像现在的玉米乙醇一样只能利用玉米粒。美国自然资源保护委员会的一份报告指出，到2050年，纤维素来源的巨大生产力将最终使得其达到5600亿升的乙醇生产量，相当于现在美国汽油消耗量的2/3。

现状及前景

到2008年上半年为止，世界上还没有商业规模的纤维素乙醇工厂，不过，已经有一些公司计划在未来的几年中开始生产。美国能源部目前已经投资了大约12家即将建立示范和商业规模工厂的公司。其中一个就是计划明年开工一个商业规模工厂的雷奇燃料公司，该厂预计将有年产8000万升乙醇和甲醇的生产能力。

2008年5月27日，马萨诸塞州剑桥的麦斯科马公司披露，明尼苏达有望成为年产560万升燃料示范商业化纤维素乙醇工厂的所在地。麦斯科马还有好几个生物乙醇项目正在运作中，其中一个是在田纳西的柳枝稷乙醇的先锋项目。也是5月下旬，蓝火乙醇公司在接受路透社采访时宣布，他们计划在5年内在美国建立 10个纤维素乙醇工厂，每个工厂的生产能力至少为2亿升。其原料将为农业废料、废木料和非粮食作物，比如柳枝稷。

与此同时，德国两大公司南方化学公司与林德公司也宣布5月初组建了合资企业，将开发基于不与人争粮的作物生产第二代生物燃料技术。

加拿大2008的乙醇产量是10亿升，2012年计划将达到25亿升。加拿大渥太华的艾欧基公司早在2003年1月就建成了周处理25吨小麦秸秆、年产32万升纤维素乙醇的示范工厂。2005年5月，加拿大政府核准其投资5亿美元在萨斯喀彻温省建设年产将为8700万升纤维素乙醇的装置，预计于 2011年建成。艾欧基公司的项目得到了壳牌公司、高盛投资银行和加拿大石油公司的资金支持。

中国也在积极进行纤维素乙醇的研发工作，2008年 5月8日，由河南天冠集团建设的1万吨纤维乙醇一期产业化。

2011年12月21日，目前世界上最大的纤维乙醇示范工程——河南天冠集团万吨/年纤维乙醇示范厂通过了国家发改委的验收。